本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即可计算出障碍物距离。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；超声波测距在近距离范围内不受光线和雨雪雾的影响，并具有结构简单、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地编程，便于软件的升级，非常适合作为倒车雷达系统的微控制器。

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。

图 2　倒车雷达系统主控电路图

系统的主控电路如图 2 所示。本系统中选用的 MSP430F2274 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能器而发射出去，振荡器的起振和停振由单片机控制。本设计采用软件发生法，因为软件发生法既可以减少硬件的复杂程度、降低系统成本，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 PWM（40kHz）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 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 3 个非门的输入端接地处理。当控制端输出一系列固定频率脉冲时，压电陶瓷型超声波发射换能器 UCM-40-T 上就加上固定频率的正、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。

图 3　倒车雷达超声波发送模块