基于MSP430单片机的超声波倒车雷达监测报警系统设计

　　前言

　　据初步调查统计，75％的汽车交通事故是由汽车倒车“后视”小良造成的。因此，许多非职业汽车驾驶员很希望能有一种汽车倒车报警器，在倒车时不断测量汽车尾部与其后面障碍物的距离，并随时显示其距离，在不同

　　的距离范围内发出不同的报警信号，以提高汽车倒车时的安伞性。增强汽车的后视能力，尤其是增强大型、重型车辆的后视能力，对于提高行车安全，减轻司机的劳动强度和心理压力，是十分重要的。

　　目前，国内外都在研究如何利用先进的技术，即汽车避撞技术，辅助汽车驾驶者对影响公路交通安全的人、车、路环境进行实时监控，在危急情况下由系统主动干涉驾驶操纵、辅助驾驶者进行麻急处理、防I卜汽车

　　碰撞事故的发生。随着人们对汽车驾驶辅助系统易用性要求的提高，以及单片机价格小断下降和汽车电子系统网络化发展的要求，新型的倒车雷达都是以单片机为核心的智能测距传感系统。本文介绍了一种基于MSP430单片机的超声波倒车雷达监测报警系统。

　　1 系统测距原理

　　超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在窄气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时，超声波在空气中传播的速度为340m／S，根据计时时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离S，即

　　S=340×t／2 （1）

　　这就是时间差测距法。本系统就是利用单片机控制超声波发射器发射超卢波脉冲，同时利用单片机中的计数器开始计时。超声波达到后面的障碍物就会反射回来，接收装氍接收到回波信号后由外部比较威廉希尔官方网站 产生高电平使单片机产生外部中断。单片机运行中断服务子程序（ISR）计算出距离，并传送给LCD显示给司机，同时程序内还有比较模块，若车距小于5 m，则显示所测量的距离的同时单片机输出一个高电平使蜂鸣器报警，若车距大于5m，则显示U。U，蜂鸣器不报警，这样以声光两种方式可靠地向司机给出报警信息，来保证倒车或行车的安全。

　　2系统硬件设计

　　2．1主控制器选择及硬件组成

　　与常用的5 1系列单片机相比，MSP430系列单片机强大、功耗低、集成度高，其主要缺点是价格略高。为得到合适的性价比，选择TI公司早期生产的MSP430F101，这种型号的单片机价格较低，功能虽然并不强大，但足110以满足本系统要求。F 1的不足之处主要在于没有液晶162驱动，选择价格合理的液晶最示驱动芯片HT 1便可解决这一问题。

　　系统硬件威廉希尔官方网站 以MPS430F1101单片机为核心，所示，其主要由超声波发射威廉希尔官方网站 、超声波接收威廉希尔官方网站 、电源威廉希尔官方网站 与报警威廉希尔官方网站 等组成。

　　图片1系统硬件组成框图

　　2．2超声波发射信号

　　超声波发射硬件威廉希尔官方网站 框图如图2所示，单稳触发器接收来自押S430F1101的P1．3端口输出的40ms触发器的电压提升和脉宽控制输出频率不变、高电平宽度为160us的方波，方波周期为40m s。此脉冲信号作为555振荡器的置位脉冲。在置位期问，555定时产生40的振荡信号，由超声波发射头T40K 1将电信号转化成超声波发射出去。超声发射器便发射出脉冲数为7个的脉冲串（1／40kHz=O．25ms），超声波发射器的声波传物，再由反射物反射到接收器，传播距离为2倍测量距离，由式（1）可知。

　　图2超声波发射硬件威廉希尔官方网站

　　2．3超声波接收威廉希尔官方网站

　　超声波接收威廉希尔官方网站 如图3所示，超声波接收UCM—R40接收到的回波信号转换成电压信号，经过两级放大及电压整形威廉希尔官方网站 ，整形后的直流电压并不平滑，需要再加一个电容C5滤波，滤波后的电压范围基本稳定，用这个电1压驱动光电耦合器件SFH65A-1的发光二极管，这时光敏三极管导通，经过一个反相器输出电平信号，再经过一个反相器使电平信号基本稳定。电平信号直接输入单片机的外部中断入口，该高电平作为MSP430的外部中断的中断信号使单片机产生中断，在中断服务程序中停止计数器的计时，并计算出有关数据。

　　图3超声波接收威廉希尔官方网站

　　2．4显示威廉希尔官方网站 与报警提示设计

　　本系统要求两位被测距离显示和两种不同距离值的警报提示信息。而LED显示威廉希尔官方网站 需要多个口线支持，所以选择既能节省口线，又价格适中的液晶显示驱动器HT1621，该芯片同时提供2kHz和4kHz的两种音频格出，符合系统技术要求。显示驱动威廉希尔官方网站 如图4所示。

　　在外接32．768kHz的晶振频率下，只需要选接HT1621的片选CS信号线（低电平有效）、写允许WR信号线（低电有效）和串行数据输入线DATA三根引线即可完成片选。LCD显示器共有l0个电极，其中背电极2个、段电极8个，它们分别与HTl621的COM0～COMl及SEG0～SEG7相连。由于显示RAM中的每一位均与一个显示段相对应，仅需按照命令格式，依次向显示RAM中写入决定显示段的段码，即可实现LCD显示驱动。HT1621工作电压选择和单片机一致的2．5V经过汽车电瓶电压12V经过GM6639降压得到。

　　图4 HTl621与单片机接线图

　　1将 图4 HTl621与单片机接线图

　　由于HTl621芯片提供了两种音频输出BZ和BZ（有效），在两个音频输出并接在一个或门威廉希尔官方网站 上由程序控制在不同的距离范围内选通不同的音频输出，这样可根据不同的距离发出不同的报警提示。

　　2．5系统主程序设计

　　超卢波倒车雷达监测报警系统测距系统软件主要完成三个任务：

　　（1）Timer—A发送定时40ms的脉冲波，并在每一个脉冲发射的同时启动计数器，给比较单元CCRO赋初值；

　　（2）当有外部中断时，进入中断服务予程序，如果此中断到来之前计数器无溢出，则停止计算，进入数据处理单元。如果中断到来前计数器有溢出则进入出错管理，屏蔽一个中断源，累计测量次数自加一；

　　（3）用单片机控制液晶驱动HT162l，计算得到的距离值，通过串行传输方式送给显示芯片，并比较其大小，当距离在小于0．5m时选通BZ（4knz音频输出）离小于2m时选通BZ（2kHz音频输出）。

　　3总结

　　系统利用超声波在空气中的可传播性，在将时间和速度相乘即得距离的原理，设计了一个基于MSP430的超声波倒车雷达监测报警系统，用于实时测得汽车尾部与障碍物的距离，通过LCD显示距离值，将距离值提供给司机，该系统最大测量距离是6．5m，精确度是I5cm，它具有成本低、非接触、速度快、精度高、可靠性强、适应性好、操作方便，有着广泛的应用前景。