TOP8 無線接收接口電路設計

　　無線接收接口電路主要由接收芯片MC33594與AT89C2051單片機構成，如圖3所示。接收芯片MC33594通過SPI接接口與單片機 AT89C2051的I／O口相連。該電路中，利用AT89C2051單片機的I／O口模擬SPI接口，通過用軟件控制的方式來進行數據的傳送。

　　利用并口P1.1來模擬SPI的SCK輸出端，P1.2模擬MCU的數據輸出端（MOSI），P1.3模擬SPI的數據輸入端（MISO），P1.4模擬 SPI的從機選擇端RESET。在接收之前，首先置RESET引腳為低電平，使接收機變?yōu)閺臋C，而單片機變?yōu)橹鳈C。單片機通過MOSI信號線將單片機內的程序寫入接收機的配置寄存器里對接收機進行配置，配置好后再置：RESET引腳為高電平。此時單片機變?yōu)閺臋C，而接收機變?yōu)橹鳈C，它產生時鐘信號，同時數據由RFIN端接入，經低噪聲放大器放大后送入混頻器，使其變換成中頻。在中頻級，經變換的信號在送入解調器之前被放大和濾波。

　　為了與MC33594接收機所設定的SPI工作狀態(tài)在邏輯時序上協(xié)調一致，要使串行時鐘輸出P1.1的初始狀態(tài)為1，在選通MC33594后，置 P1.1為O。此時AT89C2051單片機輸出1位SCK時鐘，同時，使MC33594串行左移，從而輸出1位數據至AT80C2051單片機的 P1.3（模擬MCU的MISO線），再置Pl.1為1，使AT89C2051單片機從P1.O輸出1位數據（先為高位）至AT89C2051單片機。至此模擬1位數據輸入輸出完成。以后再置P1.1為0，模擬下一位的輸入輸出。依此循環(huán)8次，可完成1次通過SPI傳輸8位數據的操作。其程序包括MCU串行輸入、串行輸出和串行輸入／輸出3個子程序。MCU串行輸入是從接收機的MISO線上接收8位數據并放入寄存器R0中；串行輸出是將AT80C51單片機中R0寄存器的內容傳送到接收機的MOSI線上；串行輸入／輸出將AT89C2051單片機R0寄存器的內容傳送到MC33594的MOSI線上，同時從MC33594的MISO線上接收8位數據。由MOSI引腳將接收到的數據送入到單片機，這樣數據就可以在PC機上進行顯示了。

　　高級駕駛中雷達無線傳輸系統(tǒng)電路設計

　　硬件系統(tǒng)設計

　　系統(tǒng)以MSP430F2274微控制器為核心，外圍電路由超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、聲光報警電路、通信接口電路、鍵盤液晶顯示電路五部分組成，下面逐一介紹。

　　圖2 倒車雷達系統(tǒng)主控電路圖

　　系統(tǒng)的主控電路圖如圖2所示。本系統(tǒng)中選用的MSP430F2274片內有32Kb閃存和1Kb RAM，因此無須外擴存儲器。外接的32.768kHz晶振作為CPU關閉狀態(tài)Basic-Timer的時鐘源，同時也作為系統(tǒng)的車載時鐘使用。

　　超聲波發(fā)送模塊電路如圖3所示，由超聲波產生和發(fā)射兩部分組成。超聲波的產生方法有兩種：硬件發(fā)生法和軟件發(fā)生法。常用的硬件發(fā)生法常采用如下方案：超聲波由CD4011構成的振蕩器振蕩產生，經升壓變換推動超聲波換能器而發(fā)射出去，振蕩器的起振和停振由單片機來控制。本設計采用軟件發(fā)生法，因為通過軟件發(fā)生法既可以減少硬件的復雜程度，降低系統(tǒng)的成本，又具有靈活性強、容易實現(xiàn)、穩(wěn)定性好的優(yōu)點。本系統(tǒng)利用MSP430F2274單片機的定時器功能來產生穩(wěn)定的PWM（40Hz）脈沖波，并通過I/O端口P2.3輸出到超聲波發(fā)射部分。在超聲波發(fā)射電路中CD4049一共包括了6個非門，圖3中線路僅使用了3個，為了防止干擾或被靜電擊穿導致整個CD4049損壞，把沒有使用的那一側的3個非門串起來做接地處理。當控制端輸出一系列固定頻率脈沖時，在壓電陶瓷型超聲波發(fā)射換能器UCM-40-T上就固定頻率的加正電壓和反電壓，發(fā)出大功率的超聲波，所得到的波形比其他方式效果更理想。

　　圖3 倒車雷達超聲波發(fā)送模塊

　　超聲波接收電路如圖4所示。這是本系統(tǒng)設計和調試的一個難點。壓電陶瓷型超聲波接收器 UCM-40-R 接收反射的超聲波轉換為40kHz毫伏級的電壓信號，需要經過放大、處理、才能用于觸發(fā)單片機中斷。一方面?zhèn)鞲衅鬏敵鲂盘栁⑷酰捎诜瓷錀l件不同，需要放大倍數的范圍大約是100～5000，另一方面?zhèn)鞲衅鬏敵鲎杩馆^大，需要高輸入阻抗的多級放大電路，而高輸入阻抗容易接收干擾信號。通常采用兩種方案：一是采用運算放大器組成多級選頻放大電路；二是采用專用的集成前置放大器。第一種方案容易產生自激振蕩，要使接收電路達到很好靈敏度和抗干擾效果，電路的調試是較困難的。本系統(tǒng)采用專用的集成電路前置放大器 CX20106，它由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器、整型電路組成。其中前置放大器具有自動增益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠反射信號輸出微弱電壓時放大器有較高的增益，在近距離輸入信號強時放大器不會過載。調節(jié)芯片引腳5的外接電阻R3，將它的濾波器的中心頻率設置在 40kHz，達到了很好的效果。當接收到與濾波器中心頻率相符的信號時，其輸出引腳7輸出一個低電平，而輸出引腳7直接接到MSP430F2274的 P2.2上，以觸發(fā)中斷。

　　圖4 倒車雷達超聲波接收模塊

　　圖5 倒車雷達聲光報警電路圖

　　報警模塊采用簡單的聲光報警電路，如圖5所示。先設定一個臨界值，當車尾與障礙物的距離小于設定的最小距離時，紅色指示燈閃亮，綠色指示燈熄滅。單片機向其端口發(fā)出PWM脈沖，隨著距離的減小，通過控制PWM脈沖的占空比使閃光和蜂鳴的頻率加劇，以此來提示駕駛員。

　　圖6 倒車雷達通信接口電路圖

　　通信接口電路如圖6所示。采用美信的MAX3232芯片，外圍電路非常簡單，只需要5個0.1μF的電容器。該電路把單片機串口輸出信號隔離變換成 RS-232信號發(fā)送到汽車總線上，同時還可以實現(xiàn)該系統(tǒng)與計算機的通信。

　　圖7 倒車雷達鍵盤顯示電路圖

　　鍵盤和顯示電路如圖7所示，由鍵盤和液晶顯示兩部分組成。其中鍵盤采用獨立式按鍵，有3個按鍵，一個設置鍵、一個上翻鍵、一個下翻鍵。可以進行報警值、工作方式、時鐘等各個參數的設置。液晶顯示電路采用ZJM12864BSBD這款低功耗的點陣圖形式LCD，顯示格式為128點（列）×64點（行），具有多功能指令，容易使用，可實時的顯示時鐘、距離和報警提示信息，方便直觀。