装甲车辆防撞预警系统设计二

温度测量电路设计

　　温度的测量是利用数字温度传感器DS18B20，将采集到的温度数据通过主芯片MSP430F149的P54引脚传送给主芯片。

　　DS18B20的电路连接可以有两种方式：一种是使用寄生电源，另一种是使用外接电源。使用寄生电源方式时，进行温度转换或拷贝到E2存储器操作时，给I/O线提供一个强上拉。用MOSFET把I/O线直接拉到电源上就可以实现。在发出任何涉及拷贝到E2存储器或启动温度转换的协议之后，必须在最多10µs之内把I/O线转换到强上拉。使用寄生电源方式时，VDD引脚必须接地。

　　使用外接电源时，引脚VDD连接V+5，这样做的好处是I/O线上不需要加强上拉，而且总线控制器不用在温度转换期间总保持高电平。这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据往来。当加上外部电源时，GND引脚不能悬空。

　　根据系统的需要和实际情况，在这里采用寄生电源，主芯片的P54脚用于DS18B20的数据输入/输出引脚。具体电路如图4所示。

　　图4 温度测量电路图

　　通信接口电路设计

　　通信接口担负GPS模块和无线模块与主芯片数据交换及探测系统与数据处理系统数据交换的任务。

　　串行通讯只需较少的端口就可以实现单片机和外围设备的互通，具有无可比拟的优势。串行通讯有两种方式：异步模式和同步模式。MSP430系列都有USART模块来实现串行通信。在本设计中，MSP430F149的USART0模块通过RS-232串口与外围的串行设备通信。

　　本系统采用专用电平转换芯片MAX3232来实现通信（见图5）。MAX3232芯片是MAXIM公司生产的电平转换芯片，包含两路接收器和驱动器IC芯片，内部有一个电源转换器，可以把输入的+5V电压变换成为RS-232输出电平所需要的-10V~+10V电压。

　　图5 通信接口电路原理图

　　数据处理系统的设计

　　数据处理系统负责对探测系统采集的数据进行显示和计算，具体的任务有：①控制数据采集系统的工作状态；②接收并显示采集到周围车辆的位置信息；③当两车距离小于安全距离时发出警报。

　　数据处理系统主要是由主控电路、键盘、液晶显示屏、蜂鸣报警电路和通信接口组成，系统的结构如图1所示。

　　液晶显示电路的设计

　　液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。

　　点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×l6个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。

　　根据系统的需要和实际情况，在这里采用点阵图形式液晶显示，主芯片的P30脚用于数据输入/输出引脚。具体电路如图6所示。

　　图6 液晶显示电路图

　　报警电路的设计

　　在装甲车辆行驶途中遇有情况时，驾驶员需要得到声音报警提示，但是考虑到声音报警时间较短，采取声音提示可能来不及，所以系统报警方式设计为声音报警同时有灯光闪烁预警。发光报警模块由单片机控制的发光8位二极管来实现。由蜂鸣器发出声音报警的信号，本文报警单元的设计根据不同危险程度采用声、光结合的报警方式，更符合部队训练的要求。

　　声音报警使用蜂鸣器，通过I/O端口输出脉冲控制，改变脉冲的频率和作用时间来进行不同种类的提示或者报警。为了提高驱动能力，让蜂鸣器产生一定强度的声音，采用了对称的晶体管驱动，其电路如图7所示。

　　图7 蜂鸣报警电路原理图

系统软件设计

　　系统软件设计包括探测系统的软件设计和数据处理系统软件设计。

　　（1）探测系统的软件主要有以下任务：

　　①完成硬件系统如特殊功能寄存器和I/O口等的初始化；

　　②具有GPS模块、超声波模块、温度传感器及无线模块初始化和检查功能；

　　③具有对温度传感器采集的温度数字信号接收和存储功能；

　　④完成通信接口的初始化功能，实现与GPS模块、无线模块以及数据处理系统的数据传输；

　　⑤具有电源检测，保持低功耗状态的功能；

　　⑥具有数据滤波功能，剔除采集到的误差较大的数据。

　　（2）数据处理系统软件的主要任务有：

　　①完成硬件系统如特殊功能寄存器和I/O口等的初始化；

　　②完成显示屏显示采集到的数据显示；

　　③完成报警功能；

　　④完成通信模块设计。

　　结束语

　　本文针对目前装甲车辆在训练过程中存在的安全问题，提出设计一种装甲车辆防撞预警系统。该系统能实时获取车辆位置信息，及时提醒驾驶员或者系统自动采取措施以避免出现危险情况，系统原理可行，电路可靠，应用前景广阔。