第三章 硬件设计及调试
3.4.2 下位机电路解析
蜂鸣器 下位机 控制中心 LCD模块 CMT001 通信接口 XY-CN总线 图3-12. 下位机电路框图 （1）蜂鸣器
系统中用蜂鸣器作报警器（原先打算用语音模块发出人声进行报警，时间问题没有完成），利用蜂鸣器的“嘀”声的不同频率来提示车尾与障碍物远近的危险程度。当障碍物距离汽车尾部2.5m时，开始有报警信号，但信号间隔时间长，“嘀”的声音舒缓，随着距离的缩短，信号间隔的时间也缩短，在0.6～1.2m处，“嘀”的声音由舒缓逐渐为急促；在0.3～0.6m处，“嘀”的声音变得短而急促，指示灯亮红灯；当液晶屏上显示小于0.3m时，屏幕上的数据不再变化，“嘀”的声音变成长鸣，再次警告驾驶者避免距离过小而来不及采取措施。
（2）LCD模块
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LCD模块负责显示最近障碍物距离，并动态显示一辆小车和超声波模拟波形。本设计选用了广州捷胜吉电子科技公司的图形点阵液晶显示模块TG12864E，它主要由行驱动器/列驱动器及128×64 全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示,也可以显示8×4个（16×16 点阵）汉字。
主要技术参数和性能如下：
-- 电源：VDD：+2.7～+5V; 模块内自带-10V负压，用于LCD的驱动电压；
-- 显示内容：128（列）×64（行）点； -- 全屏幕点阵； -- 七种指令；
-- 与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和8条控制线； -- 占空比六十四分之一；
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-- 工作温度：-10℃～+60℃，储存温度：-20℃～+70℃，可选择宽温：-20℃～+70℃。
（3） 下位机控制中心
下位机控制中心是以ATMEL公司的AT89S51单片机为核心的数据处理中心，AT89S51为MCS-51系列单片机，与该公司的前以版本芯片的区别是它能进行ISP程序下载。下位机接收来自CMT001通信模块的数据，根据拟定的通信协议接收七字节的数据帧，然后对该数据帧进行帧校验，正确则对它进行数据处理，把相关数据输出显示，根据警报级别让蜂鸣器发出警报以单片机为中心的整个下位机具体电路图如图3-13所示：
图3-13. 下位机电路图
（4） CMT001通信接口
CMT001通信接口芯片的信息资料在上面已有介绍，CMT001通信接口 电路图如图3-4和图3-5所示。
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3.4.3 工作原理
接通电源，以GM3101为核心的雷达模块向四个超声波传感器收发输入40KHZ冲串，同时开始计时，脉冲信号经过超声波内部的振子，振荡产生超声波，超声波经气体介质的传播到返回到传感器的时间，即为往返时间。雷达模块对四个超声波传感器所检测到的距离进行比较，最后模块输出数据最小的距离，输出的数据格式在第四章中有详细分析。
两个雷达模块输出的数据通过以GM8123为核心的串口扩展电路分别传送到上位机，上位机对这两组数据再次尽心比较，决定传输含有最小距离的那组数据，在发送之前上位机要根据通信协议对数据进行数据帧包装，制定的通信协议见第4.4节所示。包装后的数据帧通过XY-CN BUS总线传送到达下位机，下位机检查帧头正确，开始接收数据，判断地址是否与自己吻合，不一致则放弃接收，继续等待下一次数据到来。每接收完八个字节长度的数据帧，还要对数据帧进行CRC校验，不正确则放弃该次数据，正确则对数据帧进行处理，提取出三字节的报警信号，根据信号的危险级别让蜂鸣器进行不同频率的工作，并送距离值到液晶显示器上显示，同时显示危险级别，在液晶显示器上还同时显示一辆动态的小车和障碍物。
至此，本设计的各功能均是为驾驶员了解车后情况设置的，同时引用的新型总线等是为以后对实现汽车电器网络化而抛砖引玉。
3.5 实验安装及调试
由于电路复杂，为调试方便，把上位机和两个总线通信接口电路制作成电路版，采用腐蚀制作电路版，其余电路采用万用板进行制作，印制电路板的制作主要采用的是腐蚀法，即把耐腐蚀的透明胶布粘在已经画好电路的铜箔板上，注意不能有气泡出现，然后浸泡在腐蚀液中，将无用的铜箔面腐蚀掉，最后进行孔加工，制作步骤如下：选板，描绘电路，贴膜，腐蚀（三氯化铁35%，水65%）；清洗，休整，钻孔。
3.5.1 焊接
焊接就是利用电烙铁等工具在预先制作好的印制电路板或万用板上，将电路
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原器件连接在一起的过程。为了提高效率，对大规模的电子产品的生产过程中，一般采用自动化流水线波峰焊接技术；而对于小规模的小型电子电路或产品的生产，则多数采用手工焊接。我们实验进行的就是手工焊接，其质量的好坏取决于四个方面的条件：焊接工具，焊料，焊剂和焊接技术。
良好的焊接应具备以下特点：可靠的电气连接；足够的机械强度；光洁整齐的外观，即金属表面焊锡适量，外表具有金属光泽，没有拉尖、裂纹现象，表面平滑有半弓下凹。
焊接步骤：把焊接烙铁推向引脚；将少量的焊锡放在烙铁尖上，可以使热度从烙铁传到金属铂上，焊锡从电烙铁对面送到焊件上，在另一面焊锡，元件和烙铁的热度就可以熔化焊锡；焊完后切断多余的引脚。
焊接中CMT100和CMT001是贴片芯片，对焊接技术有较高要求。
3.5.2 调试过程及方法
实验焊接完毕后根据设计线路图进行调试，以便检测其实际的性能。调试过程经过以下三个过程：
不通电检查电路安装：认真检查接线是否正确，如多线，少线或错线，尤其是电源线不能接错或接反。使用外用表，按照设计电路接线图检查安装电路，在安装好的电路中按电路图一一对照检查连线，并在检查中要对已经检查过的连线做标记。
直观检查电源：地线，信号线，元器件接线端之间有无短路，联线处有无接触不良，有极性元器件引线短有无接错，反接等，集成块是否插对。
通电观察：把经过准确测量的电源电压加入电路，但暂不接入信号源信号。电源接通后，首先观察有无异常现象，包括有无冒烟，异常气味。触摸元件是否发烫，电源是否短路等。
硬件电路的电气特性检查无误后，可利用仿真器进行仿真，仿真通过则可由编程器向单片机内烧录程序，检查运行情况。但由于仿真器和编程器价格昂贵，在本系统调试过程中我采用了在线编程ISP下载程序进行调试。
ISP-In System Programming,在系统编程，通过单片机的专用串行编程接口或并口对单片机内部的FLASH存储器进行编程，ISP的实现一般需要很少的外部电路辅助实现。ISP为单片机的实验和开发带来了很大的方便和灵活性。
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该系统中有三块主控芯片，即GM3101雷达模块芯片，P89C669上位机MCU和AT89S51下位机MCU,而GM3101是不用编程的，可直接使用成都国腾微电子公司提供的模块电路。对PHILIPS的P89C669芯片，我们采用了串口ISP下载，通过简单的外部电路加上该公司提供的ISP下载软件FlashMagic软件即可轻松的烧录调试程序了；而ATMEL公司的AT89S51芯片我们采用的是并口下载ISP，两者的具体电路实现分别如图3-14和图3-15所示：
图3-14. P89C669 ISP串口下载电路
图3-15. AT89S51 ISP并口下载电路
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