基于MSP430單片機(jī)的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)_論文

1、 . . . 基于MSP430單片機(jī)的倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)摘 要隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的告訴發(fā)展，尤其是近兩三年我國開始進(jìn)入私家車時(shí)代，汽車電子產(chǎn)業(yè)成了新的增長(zhǎng)點(diǎn)，汽車電子產(chǎn)品的高利潤(rùn)和市場(chǎng)廣闊性備受商家關(guān)注，印象和防盜器就是明證。近兩年來，倒車?yán)走_(dá)成了商家的電子新愛，眾多生產(chǎn)防盜器的廠家紛紛涉足倒車?yán)走_(dá)。倒車?yán)走_(dá)全稱為“倒車防撞雷達(dá)”，是汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車和啟動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除視野的死角和視線模糊的缺陷。本文詳細(xì)介紹了一種基于MSP430單片機(jī)的超聲波脈沖測(cè)距預(yù)警倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以空氣中超聲波的傳

2、播速度為確定條件，利用反射超聲波測(cè)量待測(cè)距離。并且描述了系統(tǒng)研制的理論基礎(chǔ)，超聲波傳感器等部分的電路設(shè)計(jì)以與使用了性能優(yōu)良的單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)起到了積極的作用。論文概述了超聲波檢測(cè)的發(fā)展與原理，介紹了超聲波傳感器的原理以與特性，并且在在此基礎(chǔ)上提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。針對(duì)測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射、接受、檢測(cè)、多路控制、顯示部分的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了論證。關(guān)鍵詞： 倒車?yán)走_(dá)；MSP430單片機(jī)；超聲波測(cè)距。The Design of Car Parking Sensor Based on MSP430 ChipAbstractWith the development of China's automobile

3、 industry to tell, especially in the past two or three years entered the private car of the era, automotive electronics industry has become a new growth point, automobile electronic products and market a broad high-margin business of much attention, impressions, and anti-theft device is proof. The p

4、ast two years, reversing radar became the new love of electronic business, many manufacturers have produced anti-theft device involved reversing radar. Parking sensor is called "reverse collision avoidance radar," is secure car parking assist device, capable of voice or a more intuitive di

5、splay of obstacles around the situation told the driver to lift the driver start the vehicle parking and access around, problems arising and to help the driver dead livestock and blurred vision defects.This paper describes the MSP430 microcontroller based ultrasonic pulse ranging reversing early-war

6、ning radar system. The system is the propagation velocity of ultrasonic wave in the air to determine the conditions under test using reflected ultrasonic distance measurement. And describes the theoretical basis of system development, ultrasonic sensors and other parts of the circuit design and the

7、use of the excellent performance of the SCM system has played a positive role.Paper outlines the development of ultrasonic testing and the principle, introduced the principle and the characteristics of ultrasonic sensors, and on this basis, the overall composition of the proposed system. Ranging sys

8、tem for launch, receive, test, multiple control, showing part of the overall design were demonstrated. Keywords ：reversing radar; MSP430 microcontroller; Ultrasonic Ranging目錄摘要1Abstract2目錄31. 緒論11.1 引言11.2 課題背景與意義11.3 國外倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀21.4 倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展趨勢(shì)31.5 論文主要研究容42. 倒車?yán)走_(dá)的相關(guān)技術(shù)52.1 超聲波介紹52.2 超聲波傳感器62.2.1 超聲波傳

9、感器結(jié)構(gòu)62.2.2 工作程式82.2.3 系統(tǒng)構(gòu)成82.3 系統(tǒng)測(cè)距原理93. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)113.1 硬件結(jié)構(gòu)113.2 MSP430單片機(jī)113.3 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)123.3.1 主控制器選擇與硬件組成123.3.2 電源電路123.3.3 復(fù)位電路133.3.4 時(shí)鐘電路143.3.5 存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)153.4 超聲波換能器電路設(shè)計(jì)153.4.1 倒車?yán)走_(dá)總體結(jié)構(gòu)153.4.2 超聲波發(fā)射信號(hào)163.4.3 超聲波接收電路173.4.4 顯示電路與報(bào)警提示設(shè)計(jì)173.4.5 MSP430單片機(jī)介紹184. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)204.1 軟件設(shè)計(jì)總體思路204.1.1 總體思路204.1

10、.2 需要完成的任務(wù)214.2 圖像視頻的采集與播放214.2.1 USB攝像頭的組成214.2.2 LCD顯示的程序設(shè)計(jì)224.3 超聲波發(fā)射和接受部分軟件245. 總結(jié)28參考文獻(xiàn)31致3330 / 341. 緒論1.1 引言超聲波雷達(dá)又稱泊車輔助系統(tǒng)，是一種利用超聲波原理，由裝載于車尾保險(xiǎn)杠上的探頭發(fā)送超生波撞擊障礙物后，反射此聲波探頭，從而計(jì)算出車體與障礙物之間的距離。一般由超聲波傳感器、控制器、顯示器等部分組成。它能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車、倒車和啟動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視野模糊的缺陷，提高駕駛的安全

11、性。1通常的倒車?yán)走_(dá)主要由三部分組成：感應(yīng)器（探頭），主機(jī)，顯示設(shè)備。感應(yīng)器就是發(fā)出和接收超聲波信號(hào)的機(jī)構(gòu)，然后將得到的信號(hào)傳輸?shù)街鳈C(jī)里面的電腦進(jìn)行分析，再通過顯示設(shè)備顯示出來。控頭裝在后保險(xiǎn)杠上，根據(jù)不同價(jià)格和品牌，探頭有二、三、四、六只不等，有的高檔進(jìn)口車甚至要裝八只，分別管前后左右。探頭以45度角輻射，上下左右搜尋目標(biāo)。經(jīng)最大的好處是能探索到那些低于保險(xiǎn)杠而司機(jī)從后窗難以看見的障礙物，并報(bào)警，如花壇，蹲在車后玩耍的小孩等。倒車?yán)走_(dá)顯示器裝在駕駛臺(tái)上，它不停地提醒司機(jī)車距后面物體還有多少距離，到危險(xiǎn)距離時(shí)，蜂鳴器就開始鳴叫，讓司機(jī)停車。“倒車?yán)走_(dá)”的主要作用是在倒車時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)倒車?yán)走_(dá)，無

12、須回頭便可知車后有無障礙物，使停車和倒車更容易、更安全。1.2 課題背景與意義據(jù)初步調(diào)查統(tǒng)計(jì)，75的汽車交通事故是由汽車倒車“后視”不良造成的。因此，許多非職業(yè)汽車駕駛員很希望能有一種汽車倒車報(bào)警器，在倒車時(shí)不斷測(cè)量汽車尾部與其后面障礙物的距離，并隨時(shí)顯示其距離，在不同的距離圍發(fā)出不同的報(bào)警信號(hào)，以提高汽車倒車時(shí)的安傘性。增強(qiáng)汽車的后視能力，尤其是增強(qiáng)大型、重型車輛的后視能力，對(duì)于提高行車安全，減輕司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度和心理壓力，是十分重要的。目前，國外都在研究如何利用先進(jìn)的技術(shù)，即汽車避撞技術(shù)，輔助汽車駕駛者對(duì)影響公路交通安全的人、車、路環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在危急情況下由系統(tǒng)主動(dòng)干涉駕駛操縱、輔助駕

13、駛者進(jìn)行緊急處理、防止汽車碰撞事故的發(fā)生。隨著人們對(duì)汽車駕駛輔助系統(tǒng)易用性要求的提高，以與單片機(jī)價(jià)格不斷下降和汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的要求，新型的倒車?yán)走_(dá)都是以單片機(jī)為核心的智能測(cè)距傳感系統(tǒng)。2本文介紹了一種基于MSP430單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。1.3 國外倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀目前，很多經(jīng)營汽車配件或裝飾美容的商店甚至汽車經(jīng)銷商處都可安裝倒車?yán)走_(dá)。市場(chǎng)上經(jīng)銷的倒車?yán)走_(dá)品牌多達(dá)幾十種，有固地、鐵將軍伊萊、全安、佐敦、視寶等，基本上國產(chǎn)品牌占90%，而進(jìn)口產(chǎn)品較少。通常的倒車?yán)走_(dá)主要由感應(yīng)器、主機(jī)、顯示設(shè)備等3部分組成。感應(yīng)器發(fā)出和接收超聲波信號(hào)，并將接收到的信號(hào)傳輸?shù)街鳈C(jī)，再通過顯示

14、設(shè)備顯示出來。感應(yīng)器裝在后保險(xiǎn)杠上，以角45°輻射，檢測(cè)目標(biāo)，能探索到那些低于保險(xiǎn)杠而駕駛員從后窗又難以看見的障礙物并報(bào)警，如花壇、蹲在車后玩耍的兒童等；顯示設(shè)備裝在儀表板上，提醒駕駛員汽車距后面物體還有多少距離，到危險(xiǎn)距離時(shí)，蜂鳴器就開始鳴叫，提示駕駛員停車。根據(jù)感應(yīng)器種類不同，倒車?yán)走_(dá)可分為粘貼式、鉆孔式和懸掛式等種。粘貼式感應(yīng)器后有1層膠，可直接粘在后保險(xiǎn)杠上；鉆孔式感應(yīng)器是在保險(xiǎn)杠上鉆1個(gè)洞，然后把感應(yīng)器嵌進(jìn)去；懸掛式感應(yīng)器主要用于載貨車。根據(jù)顯示設(shè)備種類不同，倒車?yán)走_(dá)又可分為數(shù)字式、顏色式和蜂鳴式等3種。數(shù)字式顯示設(shè)備是1只如傳呼機(jī)大小的盒子，安裝在駕駛臺(tái)上，直接用數(shù)字表示

15、汽車與后面物體的距離，并可精確到1厘米，讓駕駛員1目了然。在幾年的時(shí)間里，隨著技術(shù)發(fā)展和用戶需求的變化，倒車?yán)走_(dá)經(jīng)過了大致六代的發(fā)展。 第一代：倒車時(shí)通過喇叭提醒 ?！暗管囌?qǐng)注意”！想必不少人還記得這種聲音，這就是倒車?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品，現(xiàn)在只有小部分商用車還在使用。只要司機(jī)掛上倒檔，它就會(huì)響起，提醒周圍的人注意。從某種意義上說，它對(duì)司機(jī)并沒有直接的幫助，不是真正的倒車?yán)走_(dá)。 價(jià)格便宜，基本屬于淘汰產(chǎn)品。 第二代：采用蜂鳴器不同聲音提示駕駛員。這是倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正開始。倒車時(shí)，如果車后1.8米-1.5米處有障礙物，蜂鳴器就會(huì)開始工作。蜂鳴聲越急，表示車輛離障礙物越近。但沒有語音提示，也沒有距離

16、顯示，雖然司機(jī)知道有障礙物，但不能確定障礙物離車有多遠(yuǎn)，對(duì)駕駛員幫助不大。 第三代：數(shù)碼波段顯示具體距離或者距離圍。這代產(chǎn)品比第二代進(jìn)步很多，可以顯示車后障礙物離車體的距離。如果是物體，在1.8米開始顯示；如果是人，在0.9米左右的距離開始顯示。這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式，數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由三種顏色來區(qū)別：綠色代表安全距離，；黃色代表警告距離，；紅色代表危險(xiǎn)距離，必須停止倒車。 第三代產(chǎn)品把數(shù)碼和波段組合在一起，但比較實(shí)用，但安裝在車不太美觀。 第四代：液晶熒屏動(dòng)態(tài)顯示。這一代產(chǎn)品有一個(gè)質(zhì)的飛躍，特別是屏幕顯示開始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)。不用掛倒檔，只要發(fā)動(dòng)汽車，顯示器上就會(huì)出

17、現(xiàn)汽車圖案以與車輛周圍障礙物的距離，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤上，安裝很方便。不過液晶顯示器外觀雖精巧，但靈敏度較高，抗干擾能力不強(qiáng)，所以誤報(bào)也較多。 第五代：魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)。結(jié)合了前幾代產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，采用了最新仿生超聲雷達(dá)技術(shù)，配以高速電腦控制，可全天候準(zhǔn)確地測(cè)知2米以的障礙物，并以不同等級(jí)的聲音提示和直觀的顯示提醒駕駛員。魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)可以把后視鏡、倒車?yán)走_(dá)、免提、溫度顯示和車空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起，并設(shè)計(jì)了語音功能。因?yàn)槠渫庑尉褪且粔K倒車鏡，所以可以不占用車空間，直接安裝在車后視鏡的位置。而且顏色款式多樣，可以按照個(gè)人需求和車裝飾選配。 第六代：整合影音系統(tǒng)。它

18、在第五代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上新增了很多功能，屬于第六代產(chǎn)品，是專門為高檔轎車生產(chǎn)的。從外觀上來看，這套系統(tǒng)比第五代產(chǎn)品更為精致典雅；從功能上來看，它除了具備第五代產(chǎn)品的所有功能之外，還整合了高檔轎車具備的影音系統(tǒng)，可以在顯示器上觀看DVD影像。 目前市場(chǎng)上倒車?yán)走_(dá)品牌多達(dá)二十幾種，價(jià)格從上百元到一兩千元不等，選購倒車?yán)走_(dá)可以從如下方面考慮：功能、性能、外觀、質(zhì)量、安裝、價(jià)格等。1.4 倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展趨勢(shì)（1） 智能化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，倒車?yán)走_(dá)在計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用將由簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集、處理，逐步轉(zhuǎn)化為以信息處理、應(yīng)用為主。除了不斷完善硬件充值設(shè)備外，還要對(duì)軟件系統(tǒng)的研制的研制開發(fā)進(jìn)行不斷的深入和完善

19、。近年來嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展，在汽車工業(yè)中得到逐步重視，其中ARM-Linux為架構(gòu)平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)便在倒車?yán)走_(dá)的研究中得到很大程度的應(yīng)用。（2） 可視化?；谝郧暗管?yán)走_(dá)僅僅依靠語音報(bào)警的基礎(chǔ)，倒車?yán)走_(dá)加上了可視的視頻顯示系統(tǒng)，使車主在倒車的同時(shí)可以清楚的觀察到汽車后面的實(shí)物，用眼睛進(jìn)行清晰的判斷，避免倒車事故的發(fā)生。（3） 集成化。倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的發(fā)展逐漸將各個(gè)功能集中在一起，實(shí)現(xiàn)了一套硬件設(shè)備可以完成多項(xiàng)功能。倒車?yán)走_(dá)的集成化就是將倒車?yán)走_(dá)的可視化、LCD顯示、超聲波測(cè)速、語音報(bào)警等功能集成在一起，組成了真正意義上的硬件系統(tǒng)。在今后的發(fā)展趨勢(shì)中我們依然可以將倒車?yán)走_(dá)、車載導(dǎo)航、車載音頻等系

20、統(tǒng)集成一起，組成一個(gè)意義更為廣泛的集成化系統(tǒng)。1.5 論文主要研究容本論文基于倒車?yán)走_(dá)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以與課題背景，介紹了一種基于msp430單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，主要容如下：（1） 緒論部分介紹課題背景、倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，最后提出研究容（第一章）。（2） 介紹了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的主要相關(guān)技術(shù)（第二章）。（3） 介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法（第三章）。（4） 介紹系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法（第四章）。（5） 對(duì)該設(shè)計(jì)的應(yīng)用與本論文的研究容和存在的不足之處做總結(jié)（第五章）。2. 倒車?yán)走_(dá)的相關(guān)技術(shù)2.1 超聲波介紹我們知道，當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音?？茖W(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱為聲

21、音的頻率，它的單位是赫茲。我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為2020，000赫茲。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率大于20000赫茲或小于20赫茲時(shí)，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”3。通常用于醫(yī)學(xué)診斷的超聲波頻率為15兆赫。超聲波具有方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)?？捎糜跍y(cè)距，測(cè)速，清洗，焊接，碎石等。在醫(yī)學(xué),軍事,工業(yè),農(nóng)業(yè)上有明顯的作用.理論研究表明,在振幅一樣的條件下,一個(gè)物體振動(dòng)的能量與振動(dòng)頻率成正比,超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí),介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率很高,因而能量很大.聲波是物體機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)（或能量）的傳播形式。所謂振動(dòng)是指物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在其

22、平衡位置附近進(jìn)行的往返運(yùn)動(dòng)。譬如，鼓面經(jīng)敲擊后，它就上下振動(dòng)，這種振動(dòng)狀態(tài)通過空氣媒質(zhì)向四面八方傳播，這便是聲波。 超聲波是指振動(dòng)頻率大于20KHz以上的,其每秒的振動(dòng)次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的上限（20000Hz），人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點(diǎn)都是一種機(jī)械振動(dòng)，通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)會(huì)傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點(diǎn)是超聲頻率高，波長(zhǎng)短，在一定距離沿直線傳播具有良好的束射性和方向性，目前腹部超聲成象所用的頻率圍在 25MHz之間，常用為33.5MHz（每秒振動(dòng)1次為1Hz，1MHz=106Hz,即每秒振動(dòng)100萬次，可聞波的頻率在

23、1620，000HZ 之間）。超聲波傳感器分機(jī)械方式和電氣方式兩類，它實(shí)際上是一種換能器，在發(fā)射端它把電能或機(jī)械能轉(zhuǎn)換成聲能，接收端則反之。本次設(shè)計(jì)超聲波傳感器采用電氣方式中的壓電式超聲波換能器，它是利用壓電晶體的諧振來工作的。它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，就成為超聲波接收器。在超聲波電路中，發(fā)射端輸出一系列脈沖方波，脈沖寬度越大，輸出的個(gè)數(shù)越多，能量越大，所能測(cè)的距離也越遠(yuǎn)。超聲波發(fā)射

24、換能器與接收換能器其結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時(shí)應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。超聲波測(cè)距的方法有多種：如往返時(shí)間檢測(cè)法、相位檢測(cè)法、聲波幅值檢測(cè)法。本設(shè)計(jì)采用往返時(shí)間檢測(cè)法測(cè)距。其原理是超聲波傳感器發(fā)射一定頻率的超聲波，借助空氣媒質(zhì)傳播，到達(dá)測(cè)量目標(biāo)或障礙物后反射回來，經(jīng)反射后由超聲波接收器接收脈沖，其所經(jīng)歷的時(shí)間即往返時(shí)間，往返時(shí)間與超聲波傳播的路程的遠(yuǎn)近有關(guān)。測(cè)試傳輸時(shí)間可以得出距離。假定s為被測(cè)物體到測(cè)距儀之間的距離，測(cè)得的時(shí)間為ts，超聲波傳播速度為vm·s1表示，則有關(guān)系式(1)s=vt2 (1)在精度要求較高的情況下，需要考慮溫度對(duì)超聲波傳播速度的影響，按式(2)對(duì)超聲波傳播速度加以修正

25、，以減小誤差。v=3314+0607T (2)式中，T為實(shí)際溫度單位為，v為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度單位為ms。2.2 超聲波傳感器2.2.1 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)超聲波傳感器是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)化為所需要頻率的超聲能活著是把超聲能轉(zhuǎn)化為同頻率的其他形式的能的裝置。目前常用的超聲波傳感器主要兩大類，即電聲型與流體力學(xué)型。電聲型主要有：1壓電傳感器；2磁致伸縮傳感器；3靜電傳感器。流體力學(xué)型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。由于工作頻率與應(yīng)用目的不同，超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，并且名稱也有不用，例如在超聲檢測(cè)和診斷中習(xí)慣上都把超聲傳感器稱作探頭，而共軛中采用的流體動(dòng)力型傳感器成為“哨”或

26、“笛”。目前較為常用的是雅典式超聲波發(fā)生器，其十余超聲波傳感器中電聲型的一種。探頭人們能聽到聲音是由于物體振動(dòng)產(chǎn)生的，它的頻率在20HZ-20KHZ 圖2.1 超聲波傳感器圍，超過20KHZ稱為超聲波，低于20HZ的稱為次聲波。常用的超聲波頻率為幾十KHZ-幾十MHZ。 超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）與縱和振蕩（縱波）。在工業(yè)中應(yīng)用主要采用縱向振蕩。超聲波可以在氣體、液體與固體中傳播，其傳播速度不同。另外，它也有折射和反射現(xiàn)象，并且在傳播過程中有衰減。在空氣中傳播超聲波，其頻率較低，一般為幾十KHZ，而在固體、液體中則頻率可用得較高。在空氣中衰減較快，而在液體

27、與固體中傳播，衰減較小，傳播較遠(yuǎn)。利用超聲波的特性，可做成各種超聲傳感器，配上不同的電路，制成各種超聲測(cè)量?jī)x器與裝置，并在通迅，醫(yī)療家電等各方面得到廣泛應(yīng)用。超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）與鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?，它可以將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電能，所以它可以分成發(fā)送器或接收器。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接收。這里僅介紹小型超聲波傳感器，發(fā)送與接收略有差別，它適用于在空氣中傳播，工作頻率一般為23-25KHZ與40-45KHZ。這類傳感器適用于測(cè)距、

28、遙 圖2.2 超聲波傳感器控、防盜等用途。該種有T/R-40-60，T/R-40-12等（其中T表示發(fā)送，R表示接收，40表示頻率為40KHZ，16與12表示其外徑尺寸，以毫米計(jì)）。另有一種密封式超聲波傳感器（MA40EI型）。它的特點(diǎn)是具有防水作用（但不能放入水中），可以作料位與接近開關(guān)用，它的性能較好。超聲波應(yīng)用有三種基本類型，透射型用于遙控器，防盜報(bào)警器、自動(dòng)門、接近開關(guān)等；分離式反射型用于測(cè)距、液位或料位；反射型用于材料探傷、測(cè)厚等。由發(fā)送傳感器(或稱波發(fā)送器)、接收傳感器(或稱波接收器)、控制部分與電源部分組成。發(fā)送器傳感器由發(fā)送器與使用直徑為15mm左右的瓷振子換能器組成，換能器作

29、用是將瓷振子的電振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成超能量并向空中輻射；而接收傳感器由瓷振子換能器與放大電路組成，換能器接收波產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，將其變換成電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對(duì)發(fā)送的超進(jìn)行檢測(cè).而實(shí)際使用中，用發(fā)送傳感器的瓷振子的也可以用做接收器傳感器社的瓷振子?？刂撇糠种饕獙?duì)發(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比與稀疏調(diào)制和計(jì)數(shù)與探測(cè)距離等進(jìn)行控制。2.2.2 工作程式若對(duì)發(fā)送傳感器諧振頻率為40KHz的壓電瓷片(雙晶振子 圖2.3 超聲波傳感器)施加40KHz高頻電壓，則壓電瓷片就根據(jù)所加高頻電壓極性伸長(zhǎng)與縮短，于是發(fā)送40KHz頻率的超聲波，其超聲波以疏密形式傳播(疏密程度可由控制電路調(diào)制)，并傳給波接收

30、器。接收器是利用壓力傳感器所采用的壓電效應(yīng)的原理，即在壓電元件上施加壓力，使壓電元件發(fā)生應(yīng)變，則產(chǎn)生一面為“+ ”極，另一面為“-”極的40KHz正弦電壓。因該高頻電壓幅值較小，故必須進(jìn)行放大。 超聲波傳感器使得駕駛員可以安全地倒車，其原理是利用探測(cè)倒車路徑上或附近存在的任何障礙物，并與時(shí)發(fā)出警告。所設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)可以同時(shí)提供聲光并茂的聽覺和視覺警告，其警告表示是探測(cè)到了在盲區(qū)障礙物的距離和方向。這樣，在狹窄的地方不管是泊車還是開車，借助倒車障礙報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)，駕駛員心理壓力就會(huì)減少，并可以游刃有余地采取必要的動(dòng)作。2.2.3 系統(tǒng)構(gòu)成由發(fā)送傳感器 ( 或稱波發(fā)送器 ) 、接收傳感器 ( 或稱波

31、接收器 ) 、控制部分與電源部分組成。發(fā)送器傳感器由發(fā)送器與使用直徑為 15mm 左右的瓷振子換能器組成，換能器作用是將瓷振子的電振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成超能量并向空中輻射；而接收傳感器由瓷振子換能器與放大電路組成，換能器接收波產(chǎn)生機(jī)械振圖2.4 超聲波傳感器動(dòng)，將其變換成電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對(duì)發(fā)送的超進(jìn)行檢測(cè) . 而實(shí)際使用中，用發(fā)送傳感器的瓷振子的也可以用做接收器傳感器社的瓷振子?？刂撇糠种饕獙?duì)發(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比與稀疏調(diào)制和計(jì)數(shù)與探測(cè)距離等進(jìn)行控制。超聲波傳感器電源 ( 或稱信號(hào)源 ) 可用 DC12V ± 10 % 或 24V ± 10 % 。2.3

32、 系統(tǒng)測(cè)距原理超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在窄氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播的速度為340mS，根據(jù)計(jì)時(shí)時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離S，即S=340×t2 (1)這就是時(shí)間差測(cè)距法。本系統(tǒng)就是利用單片機(jī)控制超聲波發(fā)射器發(fā)射超盧波脈沖，同時(shí)利用單片機(jī)中的計(jì)數(shù)器開始計(jì)時(shí)。超聲波達(dá)到后面的障礙物就會(huì)反射回來，接收裝置接收到回波信號(hào)后由外部比較電路產(chǎn)生高電平使單片機(jī)產(chǎn)生外部中斷。單片機(jī)運(yùn)行中斷服務(wù)子程序(ISR)計(jì)算出距離，并傳送給LCD顯示給司機(jī)，同時(shí)，程序還有比較模塊，若車距

33、小于5 m，則顯示所測(cè)量的距離的同時(shí)單片機(jī)輸出一個(gè)高電平使蜂鳴器報(bào)警，若車距大于5m，則顯示U。U，蜂鳴器不報(bào)警，這樣以聲光兩種方式可靠地向司機(jī)給出報(bào)警信息，來保證倒車或行車的安全。圖2.5 超聲波測(cè)距簡(jiǎn)圖式2.1 超聲波測(cè)距公式超聲波測(cè)距的算法設(shè)計(jì):     超聲波在空氣中傳播速度為每秒鐘340米（15時(shí)）。X2是聲波返回的時(shí)刻，X1是聲波發(fā)聲的時(shí)刻，X2-X1得出的是一個(gè)時(shí)間差的絕對(duì)值，假定X2-X1=0.01S，則有（340×0.01S）/2=1.7。這就是根據(jù)超聲波從發(fā)出到遇到反射物后返回的時(shí)間換算后得到的1.7米距離。3. 系統(tǒng)的硬件

34、設(shè)計(jì)3.1 硬件結(jié)構(gòu)本倒車?yán)走_(dá)主要用來顯示汽車后面的情景已經(jīng)測(cè)量和障礙物之間的距離。整個(gè)設(shè)計(jì)主要由MSP430單片機(jī)、超聲波發(fā)生模塊、超聲波接受模塊、視頻采集模塊、LCD顯示模塊以與語音報(bào)警模塊組成。單片機(jī)外圍擴(kuò)展一系列功能模塊如LCD、USB接口等，USB主機(jī)接口，連接攝像頭模塊采集視頻圖像信息系統(tǒng)，結(jié)合ARM處理器實(shí)現(xiàn)視頻/圖像的采集、壓縮，并將采集后的數(shù)據(jù)發(fā)送到接收端（視頻處理中心)，并通過LCD顯示出來。硬件框圖如圖3.1所示。超聲波發(fā)射電路超聲波接受電路MSP430單片機(jī)電源電路顯示與報(bào)警電路3.1 硬件框圖3.2 MSP430單片機(jī)單片機(jī)是整個(gè)邏輯系統(tǒng)的核心。4主要負(fù)責(zé)控制整個(gè)測(cè)距

35、流程，使各個(gè)模塊協(xié)調(diào)工作，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得出距離值，最后在液晶顯示屏上顯示出距離值，MSP430系列是一個(gè)16為的、具有精簡(jiǎn)指令集的、超低功耗的混合星單片機(jī)，由于它具有極低的功耗、豐富的片外設(shè)和方便靈活的開發(fā)手段，已成為眾多單片機(jī)系列中一顆耀眼的新星，特別適合應(yīng)用在電池供電便攜式設(shè)備與手持設(shè)備中。5根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)要求，本課題采用美國TI公司的MSP430F437單片機(jī)。6其主要特點(diǎn)如下：1. 低供電電壓圍：1.83.6V；2. 超低功耗：活動(dòng)模式：1MHz，2.2V時(shí)為280uA；等待模式：1.1uA；關(guān)閉模式（RAM保持）：0.1uA：3. 五種省電模式：4. 6us從等待狀態(tài)喚醒；5. 16

36、位精簡(jiǎn)指令結(jié)構(gòu)，125ns指令時(shí)間周期；6. 具有部參考電平、采樣保持和自動(dòng)草廟特性的12位A/D轉(zhuǎn)換器；7. 帶有3個(gè)捕獲/比較七寸器的16位定時(shí)器：定時(shí)器A和定時(shí)器B；8. 片集成比較器；9. 串行通信接口（USART)，軟件選擇異步UART或者同步SPI接口；10. 具有可編程電平檢測(cè)的供電電壓管理器/監(jiān)視器；11. 串行在線編程，無需外部編程電壓，可編程的安全絡(luò)絲代碼保護(hù)；12. 集成多大160段得LCD驅(qū)動(dòng)器。3.3 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 核心板是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行所需要的核心電路與其外圍線路，它主要包括主控制器、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、電源電路、Flash等。3.3.1 主控制器選擇

37、與硬件組成超聲波發(fā)射電路超聲波接受電路MSP430單片機(jī)電源電路顯示與報(bào)警電路與常用的5 1系列單片機(jī)相比，MSP430系列單片機(jī)功能強(qiáng)大、功耗低、集成度高，其主要缺點(diǎn)是價(jià)格略高。7為得到合適的性價(jià)比，選擇TI公司早期生產(chǎn)的MSP430F1101，這種型號(hào)的單片機(jī)價(jià)格較低，功能雖然并不強(qiáng)大，但足以滿足本系統(tǒng)要求。F1101的不足之處主要在于沒有液晶驅(qū)動(dòng)，選擇價(jià)格合理的液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片HT 1 62 1便可解決這一問題。系統(tǒng)硬件電路以MPS430F1101單片機(jī)為核心，如圖3.2所示，其主要由超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、電源電路與報(bào)警電路等組成。圖3.2 系統(tǒng)框圖3.3.2 電源電路在該系統(tǒng)

38、中硬件平臺(tái)上需要使用3種電壓，核中作電壓1.8V，存儲(chǔ)器和外部I/O設(shè)備需3.3V，MC35模塊典型工作電平為4.2V。本系統(tǒng)采用寬電平輸入，通過DC-DC轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)多個(gè)電平輸出。再次選用LM317集成穩(wěn)壓電路，它是常用的可調(diào)集成穩(wěn)壓器，最大輸出電流為2.2A，輸出電壓圍為1.2537V。8其接法如圖3.3所示。1、2腳之間為1.25V電壓基準(zhǔn)。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R1應(yīng)小于240歐姆。改變R2阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值。D1、D2用于保護(hù)，U。=（1+R2/R1)*1.2。圖3.3 電源電路3.3.3 復(fù)位電路復(fù)位對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)重要，復(fù)位電路主要完成系統(tǒng)的上電復(fù)位和系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)用戶的按鍵

39、復(fù)位功能。復(fù)位電路可以由簡(jiǎn)單的RC復(fù)位電路，經(jīng)使用證明，其復(fù)位邏輯是可靠的，如圖3.4所示。9圖3.4 復(fù)位電路該復(fù)位電路的工作原理如下：在系統(tǒng)上電時(shí)，通過電阻R1向電容C1充電，當(dāng)C1兩端的電壓未達(dá)到高電平的門限電壓時(shí)，nRESET端輸出為高電平，系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)用戶按下按鍵S1時(shí)，C1兩端的電荷被釋放掉，nRESET端輸出為低電平，系統(tǒng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，再重復(fù)以上的充電過程，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。為保證系統(tǒng)有效復(fù)位，必須合理選擇R1和C1的參數(shù)，以調(diào)整復(fù)位狀態(tài)的時(shí)間。對(duì)于S3C2410X來說，在系統(tǒng)上電后nRESET端必須保持低電平至少4個(gè)MCLK周期。兩級(jí)非門電路用于按鈕去抖動(dòng)和波形

40、整形；nRESET端的輸出狀態(tài)與Reset端相反，以用于高電平復(fù)位的期間；經(jīng)使用證明，基于途中所選參數(shù)的復(fù)位電路其復(fù)位邏輯是可靠的。103.3.4 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于向CPU與其他電路提供工作始終。需要兩路始終輸入：一路是CPU工作始終輸入，；另一路提供給實(shí)時(shí)始終RTC電路。根據(jù)最高工作頻率以與PLL電路的工作方式，AT91RM9200外部由18.4MHz始終輸入，經(jīng)部PLL倍頻到180MHz，同時(shí)片兼有信號(hào)放大和提純的功能。因此，系統(tǒng)可以以較低的外部時(shí)鐘信號(hào)獲得較高的工作頻率，以降低因高速開關(guān)時(shí)鐘所造成的高頻噪音。實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC采用通用的32.768KHz始終輸入。T91RM9200的工作

41、始終和實(shí)時(shí)始終輸入電路原理圖如圖3.5圖3.5 實(shí)時(shí)始終輸入電路原理圖3.3.5 存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)核提供了32位的地址總線，可以訪問4G（2）的線性地址空間，而S3C2410的部地址總線是30bit（HADDR29:0),能夠訪問的最大外部地址空間是2的30次方，即1G的地址空間0*000000000*3FFFFFFFF,可見S3C2410僅利用了系統(tǒng)的32位地址總線的低30位，并且是一一對(duì)應(yīng)相連的。S3C2410將1G的外部地址空間分成了8個(gè)存儲(chǔ)器組，每個(gè)組的大小為128M，其中6個(gè)用于ROM、SRAM等存儲(chǔ)器，2個(gè)用于ROM、SRAM、SDRAM等存儲(chǔ)器。基于芯片體積與成本的考慮，當(dāng)S3C2

42、410對(duì)外尋址時(shí)，采用了部分譯碼的方式，即低位地址線用于外圍存儲(chǔ)器的片尋址，而高位地址線用于外圍存儲(chǔ)器的片外尋址。由于每個(gè)存儲(chǔ)器組的起始地址與空間大小固定，對(duì)于系統(tǒng)要訪問的任意外部地址，S3C2410可以方便地利用部地址總線的高3位HADDR29:27來選擇該地址屬于哪一個(gè)存儲(chǔ)器組（Bank），從而激活相應(yīng)的Bank選擇信號(hào)，并且使用外部地址總線A26:0來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)Bank的部尋址，尋址圍為128M，從而使得其外圍地址訪問空間為1GB。S3C2410正是通過這種機(jī)制來完成外部地址空間的尋址全過程。3.4 超聲波換能器電路設(shè)計(jì)3.4.1 倒車?yán)走_(dá)總體結(jié)構(gòu)倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)由五部分組成：超聲波發(fā)生模塊

43、、超聲波接受模塊、攝像頭視頻采集系統(tǒng)、LCD顯示模塊、語音報(bào)警系統(tǒng)；其總體體系結(jié)構(gòu)見圖3.6。11超聲波發(fā)送模塊超聲波接受模塊攝像頭采集驅(qū)動(dòng)電路放大整形顯示模塊語音報(bào)警MSP430單片機(jī)圖3.6系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)各模塊完成的具體任務(wù)如下：（1） 測(cè)距系統(tǒng)：由超聲波發(fā)生模塊、超聲波接受模塊、單片機(jī)控制系統(tǒng)組成，用來測(cè)量汽車與障礙物之間的距離。（2） 顯示報(bào)警系統(tǒng)：主要由USB攝像頭、控制系統(tǒng)、顯示模塊和語音報(bào)警組成，用來顯示車后和車側(cè)面的詳細(xì)情景并通過彩色液晶顯示，同時(shí)通過語音提示報(bào)警。（3） 控制系統(tǒng)：是本系統(tǒng)的核心，采用MSP430單片機(jī)，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)各種接口電路進(jìn)行控制。MSP430

44、單片機(jī)通過串口輸出脈沖控制555振蕩器工作，發(fā)生超聲波。12同時(shí)計(jì)時(shí)，當(dāng)發(fā)生的超聲波碰到障礙物發(fā)射回來，此時(shí)超聲波接受模塊接收信號(hào)，通過放大處理后，傳送給系統(tǒng)，從而計(jì)算出障礙物與汽車直接的距離，并根據(jù)計(jì)算出的距離由軟件系統(tǒng)進(jìn)行判斷，對(duì)駕駛員進(jìn)行語音提示。同時(shí)，主控芯片進(jìn)行攝像頭的視頻采集并通過LCD顯示出來。3.4.2 超聲波發(fā)射信號(hào)超聲波發(fā)射硬件電路框圖如圖3.7所示，單穩(wěn)觸發(fā)器接收來自押S430F1101的P13端口輸出的40ms脈沖波，經(jīng)過觸發(fā)器的電壓提升和脈寬控制輸出頻率不變、高電平寬度為160 u s的方波，方波周期為40m s。13此脈沖信號(hào)作為555振蕩器的置位脈沖。在置位期問，

45、555定時(shí)產(chǎn)生40kHz的振蕩信號(hào)，由超聲波發(fā)射頭T40K 將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成超聲波發(fā)射出去。超聲發(fā)射器便發(fā)射出脈沖數(shù)為7個(gè)的脈沖串(140kHz=O25ms)，超聲波發(fā)射器的聲波傳播到反射物，再由反射物反射到接收器，傳播距離為2倍測(cè)量距離，由式(1)可知。14單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由555構(gòu)成的多諧振蕩器超聲波UCM-T40K圖3.7 超聲波發(fā)射硬件電路圖3.8 超聲波發(fā)射電路框圖3.4.3 超聲波接收電路超聲波接收電路如圖3.9所示，超聲波接收UCMR40接收到的回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過兩級(jí)放大與電壓整形電路，整形后的直流電壓并不平滑，需要再加一個(gè)電容C5濾波，濾波后的電壓圍基本

46、穩(wěn)定，用這個(gè)電壓驅(qū)動(dòng)光電耦合器件SFH65A-1的發(fā)光二極管，這時(shí)光敏三極管導(dǎo)通，經(jīng)過一個(gè)反相器輸出電平信號(hào)，再經(jīng)過一個(gè)反相器使電平信號(hào)基本穩(wěn)定。15電平信號(hào)直接輸入單片機(jī)的外部中斷入口，該高電平作為MSP430的外部中斷的中斷信號(hào)使單片機(jī)產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中停止計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)，并計(jì)算出有關(guān)數(shù)據(jù)。16圖3.9 超聲波接受電路框圖3.4.4 顯示電路與報(bào)警提示設(shè)計(jì)本系統(tǒng)要求兩位被測(cè)距離顯示和兩種不同距離值的警報(bào)提示信息。而LED顯示電路需要多個(gè)口線支持，所以選擇既能節(jié)省口線，又價(jià)格適中的液晶顯示驅(qū)動(dòng)器HT1621，該芯片同時(shí)提供2kHz和4kHz的兩種音頻格出，符合系統(tǒng)技術(shù)要求。顯示驅(qū)動(dòng)電路

47、如圖3.10所示。圖3.10 HTl621與單片機(jī)接線圖 報(bào)警部分采用一個(gè)蜂鳴器，由P1.2輸出一定頻率的信號(hào)，在連接到蜂鳴器之前，經(jīng)過一個(gè)三極管9 012的放大。報(bào)警部分的連線，如圖3.11所示。圖3.11 報(bào)警電路3.4.5 MSP430單片機(jī)介紹MSP430的設(shè)計(jì)有五種低功耗模式，可以大大延長(zhǎng)便攜式測(cè)量設(shè)備中的電池壽命。芯片具有一個(gè)強(qiáng)大的16位RISC CPU,10個(gè)16位的七寸器以與常數(shù)發(fā)生器，能夠最大限度的提高代碼的效率。數(shù)字控制的振蕩器（DCO）可以在6微秒將CPU從低功耗模式中喚醒。MSP430F1101配置了兩個(gè)16位定時(shí)器、一個(gè)12位快速A/D轉(zhuǎn)換器、一個(gè)通用同步/異步串行通

48、信接口（USART）和48個(gè)I/O引腳以與一個(gè)多達(dá)160段得液晶驅(qū)動(dòng)器。17MSP430的典型應(yīng)用報(bào)考測(cè)量系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，可以將捕獲模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并顯示在液晶面板上。本系統(tǒng)中MSP430F1101用是通過CPLD進(jìn)行測(cè)距流程控制：由CPLD 讀取粗測(cè)計(jì)數(shù)值和經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的精測(cè)采樣值：對(duì)粗測(cè)值和精測(cè)值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；利用單片機(jī)部的A/D轉(zhuǎn)換對(duì)APD高壓采樣，并通過控制CDPLD使其產(chǎn)生PWM信號(hào)，進(jìn)而對(duì)APD進(jìn)行自動(dòng)增益控制。MSP430單片機(jī)電路圖如圖所示：圖4.12 MSP430單片機(jī)電路圖4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)總體思路4.1

49、.1 總體思路系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括主程序設(shè)計(jì)、T1中斷服務(wù)子程序、INT0外部中斷服務(wù)子程序、距離計(jì)算子程序、顯示子程序、延時(shí)子程序和報(bào)警子程序設(shè)計(jì)等。系統(tǒng)軟件編制時(shí)應(yīng)考慮相關(guān)硬件的連線，同時(shí)還要進(jìn)行存儲(chǔ)空間、寄存器以與定時(shí)器和外部中斷引腳的分配和使用。本設(shè)計(jì)中P1.0引腳連接到7 HC04推挽放大電路再連接到超聲波發(fā)射傳感器，P1.0引腳輸出的將是軟件方式產(chǎn)生的40 kHz方波，而P3.2(INT0)則被用來接收回波。定時(shí)器T1，T0均工作在工作方式1，為16位計(jì)數(shù)，T1定時(shí)器被用來開啟一次測(cè)距過程以它的溢出為標(biāo)志開始一個(gè)發(fā)射測(cè)量循環(huán)，T0定時(shí)器是用來計(jì)算脈沖往返時(shí)間，它們的

50、初值均設(shè)為0。系統(tǒng)初始化后就啟動(dòng)定時(shí)器T1從0開始計(jì)數(shù)，此時(shí)主程序進(jìn)入等待，當(dāng)?shù)竭_(dá)65 ms時(shí)T1溢出進(jìn)入T1中斷服務(wù)子程序；在T1中斷服務(wù)子程序中將啟動(dòng)一次新的超聲波發(fā)射，此時(shí)將在P1.0引腳上開始產(chǎn)生40 kHz的方波，同時(shí)開啟定時(shí)器T0計(jì)時(shí)，為了避免直射波的繞射，需要延遲1 ms后再開INT0中斷允許；INT0中斷允許打開后，若此時(shí)P3.2(INT0)引腳出現(xiàn)低電平則代表收到回波信號(hào)，將提出中斷請(qǐng)求進(jìn)入INT0中斷服務(wù)子程序，在INT0中斷服務(wù)子程序中將停止定時(shí)器T0計(jì)時(shí)，讀取定時(shí)器T0時(shí)間值到相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)，同時(shí)設(shè)置接收成功標(biāo)志；主程序一旦檢測(cè)到接收成功標(biāo)志，將調(diào)用測(cè)溫子程序，采集超聲波

51、測(cè)距時(shí)的環(huán)境溫度，并換算出準(zhǔn)確的聲速，存儲(chǔ)到RAM存儲(chǔ)單元中；單片機(jī)再調(diào)用距離計(jì)算子程序進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出傳感器到目標(biāo)物體之間的距離；此后主程序調(diào)用顯示子程序進(jìn)行顯示；若超過設(shè)定的最小報(bào)警距離還將啟動(dòng)揚(yáng)聲器報(bào)警；當(dāng)一次發(fā)射、接收、顯示的過程完成后，系統(tǒng)將延遲100 ms重新讓T1置初值，再次啟動(dòng)T1以溢出，進(jìn)入下一次測(cè)距。如果由于障礙物過遠(yuǎn)，超出量程，以致在T0溢出時(shí)尚未接收到回波，則顯示“ERROR”重新回到主流程進(jìn)入新一輪測(cè)試。主程序和定時(shí)器T1、外部中斷INT0中斷服務(wù)子程序的框圖分別，如圖4.14.3所示4.1.2 需要完成的任務(wù)倒車?yán)走_(dá)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)測(cè)距系統(tǒng)軟件主要完成三個(gè)任務(wù)：(1)T

52、imerA發(fā)送定時(shí)40ms的脈沖波，并在每一個(gè)脈沖發(fā)射的同時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，給比較單元CCRO賦初值；(2)當(dāng)有外部中斷時(shí)，進(jìn)入中斷服務(wù)予程序，如果此中斷到來之前計(jì)數(shù)器無溢出，則停止計(jì)算，進(jìn)入數(shù)據(jù)處理單元。如果中斷到來前計(jì)數(shù)器有溢出則進(jìn)入出錯(cuò)管理，屏蔽一個(gè)中斷源，累計(jì)測(cè)量次數(shù)自加一；(3)用單片機(jī)控制液晶驅(qū)動(dòng)HT162l，計(jì)算得到的距離值，通過串行傳輸方式送給顯示芯片，并比較其大小，當(dāng)距離在小于05m時(shí)選通BZ(4knz音頻輸出)離小于2m時(shí)選通BZ(2kHz音頻輸出)。系統(tǒng)利用超聲波在空氣中的可傳播性，在將時(shí)間和速度相乘即得距離的原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于MSP430的超聲波倒車?yán)走_(dá)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，用于

53、實(shí)時(shí)測(cè)得汽車尾部與障礙物的距離，通過LCD顯示距離值，將距離值提供給司機(jī)，該系統(tǒng)最大測(cè)量距離是65m，精確度是I5cm，它具有成本低、非接觸、速度快、精度高、可靠性強(qiáng)、適應(yīng)性好、操作方便，有著廣泛的應(yīng)用前景。4.2 圖像視頻的采集與播放采用實(shí)時(shí)圖像視頻具有直觀生動(dòng)、快速便捷、容豐富的特點(diǎn)，便于司機(jī)與時(shí)詳盡掌握周圍的環(huán)境，做出準(zhǔn)確的判斷。我們決定使用USB攝像頭作為本系統(tǒng)的圖像采集器件。市場(chǎng)上銷售的攝像頭品牌很多，采用的主控芯片和傳感器種類千差萬別。我們使用的攝像頭是主控芯片型號(hào)為中芯微公司的ZC301攝像頭通過USB接口與AT91RM9200通信，ARM經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，通過液晶屏實(shí)時(shí)顯示。

54、程序的編寫主要包括USB的驅(qū)動(dòng)程序、攝像頭的視頻捕獲與處理、LCD顯示。4.2.1 USB攝像頭的組成USB攝像頭由主控芯片和傳感芯片組成。主控芯片負(fù)責(zé)圖像壓縮以與主機(jī)通信。傳感器芯片負(fù)責(zé)圖像采集，現(xiàn)有的兩種傳感器類型分別是CMO和CCD。在我們的系統(tǒng)中，攝像頭連接到模塊，首先完成圖像的采集以與壓縮過程，然后通過USB接口，把圖像傳輸?shù)较到y(tǒng)中，并保存到HAND閃存上。USB攝像頭驅(qū)動(dòng)主要是對(duì)主控芯片進(jìn)行控制。USB攝像頭得驅(qū)動(dòng)開發(fā)部分分為兩部分。首先，完成S3C2USB主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)移植，其次完成USB攝像設(shè)備端驅(qū)動(dòng)移植。4.2.2 LCD顯示的程序設(shè)計(jì)LCD顯示器由控制器和256色的彩色顯示

55、器組成。通過直接操作顯示緩沖區(qū)的容。LCD控制器用于傳輸顯示數(shù)據(jù)并產(chǎn)生控制信號(hào)，如VFRAME、VCLK、VLINE和VM。除了控制信號(hào)，還有顯示數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)端口VD7:0。LCD控制器包含REGBANK、LCDCDMA、VIDPRCS和TIMEGEN四部分。REGBANK具有18個(gè)可編程程序寄存器，用于配置LCD控制器。LCDCDMA為專用DMA，它可自動(dòng)地將顯示數(shù)據(jù)從幀的存中傳到LCD驅(qū)動(dòng)器。通過專用DMA，可在不需要CPU接入的情況下顯示數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用的LCD分辨率為320*240，工作在256色的彩色顯示模式。在該模式，顯示緩沖區(qū)中的一個(gè)字節(jié)數(shù)可代表LCD上一個(gè)點(diǎn)的顏色信息，其所需要的

56、顯示緩沖區(qū)大小為320*240*1個(gè)字節(jié)。1、 依照液晶屏?xí)r序設(shè)置系統(tǒng)相關(guān)驅(qū)動(dòng)文件，其參數(shù)如下：（1） 添加頭文件 #include<asm/arch/fb.h> (2)添加初始化 s3c2410的LCD控制器時(shí)所需的參數(shù) /*LCD driver info*/ /*Configuration for 320*240 WXHAT35-TG2#001*/ /*添加LCD型號(hào)*/Struct pxafb-mach-info S3C2410-320X240-WX3500B-M06=.pixclock=270000,.xres=320,.yres=240,.bpp=16,.hsync-le

57、n=29, /LCD-HSPW.left-margin=19, /LCD-HFPD.rigth-margin=37, /LCD-HBPD.vsync-len=2, /LCD-VSPW.upper-margin=11, /LCD-VFPD.ower-margin=14, /LCD-VBPD.sync=FB-SYNC-HOR-HIGH-ACT | FB-SYNC-VERT-HIGH-ACT,.cmap-greyscale=0,.cmap-inverse=0,.cmap-static=0,.reg=.lcdcon1=(7<<8)|(0<<7)|(3<<5)|(12<<1),.lcdcon2=(14<<24)|(239<<14)|(11<<6)|(2),.lcdcon3=(37<<19)|(319<<8)|(19),.lcdcon4=(13<<8)|(29),.lcd