中国石油大学(华东) 崔海朋
随着人们对汽车辅助驾驶系统智能 化要求的提高和汽车电子系统的网络化 发展，新型的倒车雷达应能够连续测距 并显示障碍物距离，并具有通信功能，
能够把数据发送到汽车总线上去。以往 的倒车雷达设计使用的元器件较多，功 能也较简单。本文介绍的基于新型高性 能超低功耗单片机 MSP430F2274 的倒 车雷达可以弥补以往产品的不足。
系统总体设计
系统采用超声波测距原理。超声波 测距仪器一般由发射器、接收器和信号 处理器三部分组成。工作时，超声波发 射器发出超声波脉冲，超声波接收器接 收遇到障碍物反射回来的反射波，准确 测量超声波从发射到遇到障碍物反射返 回的时间，根据超声波的传播速度，可 以计算出障碍物距离。作为一种非接触 式的检测方式，超声波具有空气传播衰 减小、反射能力和穿透性强的特点。超 声波测距具有在近距离范围内有不受光 线和雨雪雾的影响、结构简单、制作方 便和成本低等优点。高性能的单片机结 合超声波测距，可以实现功能强大、使 用方便的倒车雷达。TI公司的16位单片 机 MSP430F2274 功耗极低，片上资源 丰富，同时利用 JTAG 接口技术，可以
对片上闪存方便的编程，便于软件的升 级，非常适合作为倒车雷达系统的微控 制器。倒车雷达系统的框图如图1所示。
硬件系统设计
系统以 MSP430F2274 微控制器为 核心，外围电路由超声波发射电路、超 声波接收电路、声光报警电路、通信接 口电 路 、键盘 液 晶 显示 电 路 五 部分 组
成，下面逐一介绍。
系统的主控电路图如图 2 所示。本 系统中选用的 MS P 4 3 0 F 2 2 7 4 片内有 32Kb 闪存和 1Kb RAM，因此无须外 扩存储器。外接的 32.768kHz晶振作为 CPU 关闭状态 Basic-Timer 的时钟源，
同时也作为系统的车载时钟使用。
超声波发送模块电路如图 3 所示，
由超声波产生和发射两部分组成。超声 波的产生方法有两种：硬件发生法和软 件发生法。常用的硬件发生法常采用如 下方案：超声波由 CD4011 构成的振荡 器振荡产生，经升压变换推动超声波换 图1 倒车雷达系统框图
图2 倒车雷达系统主控电路图
应用设计：汽车电子
能器而发射出去，振荡器的起振和停振 由单片机来控制。本设计采用软件发生 法，因为通过软件发生法既可以减少硬 件的复杂程度，降低系统的成本，又具 有灵活性强、容易实现、稳定性好的优 点。本系统利用 MSP430F2274 单片机 的 定 时 器 功 能 来 产 生 稳 定 的 P W M
（40Hz）脉冲波，并通过 I/O 端口 P2.3 输出到超声波发射部分。在超声波发射 电路中 CD4049一共包括了 6个非门，图 3中线路仅使用了3个，为了防止干扰或 被静电击穿导致整个 CD4049 损坏，把 没有使用的那一侧的 3 个非门串起来做 接地处理。当控制端输出一系列固定频 率脉冲时，在压电陶瓷型超声波发射换 能器 UCM-40-T 上就固定频率的加正 电压和反电压，发出大功率的超声波，
所得到的波形比其他方式效果更理想。
超声波接收电路如图 4 所示。这是 本系统设计和调试的一个难点。压电陶 瓷型超声波接收器 UCM-40-R 接收 反射的超声波转换为40kHz毫伏级的电 压信号，需要经过放大、处理、才能用 于触发单片机中断。一方面传感器输出 信号微弱，由于反射条件不同，需要放 大倍数的范围大约是 100～5000，另一
方面传感器输出阻抗较大，需要高输入 阻抗的多级放大电路，而高输入阻抗容 易接收干扰信号。通常采用两种方案：
一是采用运算放大器组成多级选频放大 电路；二是 采 用 专用 的 集 成 前置 放 大 器。第一种方案容易产生自激振荡，要 使接收电路达到很好灵敏度和抗干扰效 果，电路的调试是较困难的。本系统采 用 专 用 的 集 成 电 路 前 置 放 大 器 CX20106，它由前置放大器、限幅放大 器、带通滤波器、检波器、积分器、整 型电路组成。其中前置放大器具有自动 增益控制功能，可以保证在超声波传感 器接收较远反射信号输出微弱电压时放 大器有较高的增益，在近距离输入信号 强时放大器不会过载。调节芯片引脚 5 的外接电阻R3，将它的滤波器的中心频 率设置在 40kHz，达到了很好的效果。
当接收到与滤波器中心频率相符的信号 时，其输出引脚 7 输出一个低电平，而 输出引脚 7 直接接到 MSP430F2274 的 P2.2 上，以触发中断。
报 警 模 块 采 用 简 单 的 声 光 报 警 电 路，如图 5所示。先设定一个临界值，当 车尾与障碍物的距离小于设定的最小距 离时，红色指示灯闪亮，绿色指示灯熄
灭。单片机向其端口发出PWM脉冲，随 着距离的减小，通过控制 PWM 脉冲的 占空比使闪光和蜂鸣的频率加剧，以此 来提示驾驶员。
通信接口电路如图 6 所示。采用美 信的 MAX3232 芯片，外围电路非常简 单，只需要 5 个 0.1 μ F 的电容器。该 电路把单片机串口输出信号隔离变换成 RS-232 信号发送到汽车总线上，同时 还可以实现该系统与计算机的通信。
键盘和显示电路如图 7 所示，由键 盘和液晶显示两部分组成。其中键盘采 用独立式按键，有 3 个按键，一个设置 键、一个上翻键、一个下翻键。可以进 行报警值、工作方式、时钟等各个参数 的 设 置 。 液 晶 显 示 电 路 采 用 ZJM12864BSBD这款低功耗的点阵图形 图3 倒车雷达超声波发送模块
图4 倒车雷达超声波接收模块
图5 倒车雷达声光报警电路图
图6 倒车雷达通信接口电路图
应用设计：汽车电子
EPC
式 LCD，显示格式为 128 点（列）× 64 点（行），具有多功能指令，容易使用，
可实时的显示时钟、距离和报警提示信 息，方便直观。
系统软件设计
软件采用模块化设计，程序由主程 序、测距子程序和键盘显示子程序、时 钟显示子程序等多个模块组成，调试过 程中对其中每个功能模块和子程序逐一 调试，在每个子程序都完成指定的功能 后，再进行综合调试。系统的软件流程 如图 8 所示。
超声波发射电路发出超声波的同时 计数器开始计数，当遇到障碍物反馈信 号到超声波接收器接收，经 CX20106接 收电路处理后，产生一个低脉冲，该信 号传送给单片机产生中断，调用测距子 程序，计算出测量距离，调用显示子程 序，根据不同的测量数值在液晶上显示
距离和报警。当距离大于 2m，显示“安 全”和测量距离，继续测量；当距离小 于 1m 时，显示“危险”和测量距离，由 P1.2 位驱动蜂鸣器报警；当距离小于 2m 且大于 1m 时，显示“注意”和测量 距离。为增强抗干扰能力，系统连续发 射超声波测量三次，从中剔除最大最小 值，取中间值计算出精确的距离。这样 每秒可测约三个数据，仍然可以满足实 时性要求。
结语
该 倒 车 雷 达 采 用 了 高 性 能 的 MSP430F2274单片机，并充分利用了其 片上资源使得系统功能丰富，使用的外 围芯片减少，系统可靠性得到提高。该 倒车雷达应用于汽车中，当驾驶员倒车 时，从液晶显示屏上一目了然便知道障 碍物离车的距离，克服了后视镜小，视 野窄的缺点，消除了倒车造成的事故隐 患。
图7 倒车雷达键盘显示电路图
图8 系统软件流程图
器是否有短路断路现象发生，如有上述 情况发生系统将切断一切输出同时给出 故障代码，否则显示室内温度。然后扫 描键盘，根据键值进行相应的操作，如 风量高中低的切换、制冷开 / 关、强制 图5 输出控制电路
冷的选择、制冷温度设定和新风送风时 间设定等。
中断服务程序包括定时器 T0、T1 中断服务程序。定时器 T0 定时时间为 1ms，设变量 a，每次进入中断子程序如 故障标志位有效则 a增加 1，在 a小于 50 前开蜂鸣器；当 a 大于 50 时关蜂鸣器同 时 a清零，这样处理以区别按键铃声。定 时器 T1 定时时间为 1s，主要用于压缩 机、冷凝风机间的延时，也就是连续两 次压缩机开启的时间间隔不能少于 6s，
压缩机关闭后延时 3s 关冷凝风机。
结束语
本控制器采用 Atmega8 单片机控 制，电路结构简单、性能稳定、功能强、
可靠性高、成本较低。实际应用证明，该 控制器抗干扰能力强，能在低温和高温 地 区 长 久 稳 定 工 作 ， 由 于 采 用 的 是 Flash工艺的单片机，方便在线升级，可 用于经济型轿车、豪华客车、大型卡车 的等汽车空调的控制。
EPC
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应用设计：汽车电子
基于 XC164CS 和 BTS7741G 的 中央门锁控制设计
同济大学中德学院 英飞凌-同济汽车电子实验室 吴志红 王双全 张敏
如今已有越来越多的汽车采用电子 车门控制系统，中央门锁是车门控制系 统的重要组成部分。本文结合车门控制 模块设计的项目实践，重点介绍了中央 门锁部分的硬件和软件设计，对智能功 率芯片BTS7741G的工作特性及故障检 测特 性 进 行了 分 析 ，并给 出 了 实验 结 果。
车门控制模块的整体设计
汽车车门控制系统随着半导体技术 的发展而发展，由于传统的继电器、熔 断器控制方式存在种种弊端，所以迫切 需要引入新的控制方式来改善车门控制 的现状，本设计是基于16位嵌入式系统 的车辆门控系统解决方案。
如图 1 所示，车门控制模块主要由 以下几部分组成：电源电路、电动车窗 驱动电路、后视镜驱动电路、加热器驱 动电路、中央门锁驱动电路、车灯驱动 电路、CAN 总线接口电路、RS232 接口 电 路 及 按 键 接 口 电 路 等 。 微 控 制 器 XC164CS 用于控制所有功率器件的开 关动 作 ，同时 对 系 统状 态 进 行 定时 监 控，提供合适的反馈信号以及周期性地 显示 诊 断 信息 ，并通 过 车 载网 络（如
CAN）实现信息交换。由于选用的功率 器件已经提供了完善的保护功能，本设
CAN）实现信息交换。由于选用的功率 器件已经提供了完善的保护功能，本设