本人利用一些業(yè)余時(shí)間研究制做了基于MSP430f5438三維超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)與制作，下面我就具體詳細(xì)的論述一下產(chǎn)片的設(shè)計(jì)理念和制作過(guò)程，本產(chǎn)品以低功耗的MSP430F5438A為基礎(chǔ)，MSP430F5438A作為主控芯片，用兩個(gè)舵機(jī)作為三維的控制設(shè)備，上面加上超聲波傳感器作為產(chǎn)品的測(cè)距，之后把超聲波測(cè)量到的數(shù)據(jù)用數(shù)碼管顯示，此產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)三維空間的距離測(cè)量。舵機(jī)云臺(tái)采用兩個(gè)舵機(jī)控制，分別控制上下和左右，從而實(shí)現(xiàn)了三維測(cè)距.此產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)方向方位比較廣泛，舵機(jī)云臺(tái)可在X軸方向0——185度旋轉(zhuǎn)，撥動(dòng)遙桿電位器在Y軸方向運(yùn)行的也可達(dá)0——185度。超聲波測(cè)距準(zhǔn)確性比較高，可以很好知道三維物體障礙物的具體位置。方便知道前方物體的具體方位。
這是MSP430F5438A的一些資料256K Flash，16K RAM;P1，P2 16個(gè)中斷IO口；16位CRC 校驗(yàn)；16通道AD采用，200ksps，12路外部采樣，同時(shí)內(nèi)置一個(gè)溫度傳感器，可以采集芯片溫度支持32位硬件乘法器；RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘；4個(gè)USCI，UCAx支持串口，IrDA/SPI，UCBx支持SPI/IIC15個(gè)捕捉/比較定時(shí)器JTAG/SBW（4線/2線仿真下載）UCS統(tǒng)一時(shí)鐘管理系統(tǒng)看門(mén)狗Watchdogs支持多種低功耗模式LPM支持欠壓或低壓自動(dòng)復(fù)位
這是電路的核心板，上面主要有主控芯片MSP430F5438A以及它的外圍電路，最小系統(tǒng)等這是MSP430F5438的資料方便大家編程MSP430F5438.pdf
我核心板的電路圖轉(zhuǎn)上來(lái)供大家參加以及利用
超聲波測(cè)距模塊可實(shí)現(xiàn)2cm~4.5m的非接觸測(cè)距功能，擁有2.4~5.5V的寬電壓輸入范圍，靜態(tài)功耗低于2mA，自帶溫度傳感器對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行校正，同時(shí)具有GPIO，串口等多種通信方式，內(nèi)帶看門(mén)狗，工作穩(wěn)定可靠。
主要技術(shù)參數(shù)
本模塊如圖3.1和圖3.2所示：
圖3.1：US-100正面圖 圖3.2：US-100背面圖
本模塊的尺寸：45mm*20mm*1.6mm。板上有兩個(gè)半徑為1mm的機(jī)械孔，如圖3.3所示：
圖3.3：US-100尺寸圖
接口說(shuō)明
本模塊共有兩個(gè)接口，即模式選擇跳線和5 Pin接口。
模式選擇跳線接口如圖4.1所示。模式選擇跳線的間距為2.54mm，當(dāng)插上跳線帽時(shí)為UART（串口）模式，拔掉時(shí)為電平觸發(fā)模式。
圖4.1：模式選擇跳線接口
5 Pin接口為2.54mm間距的彎排針，如圖4.2所示：
圖4.2：5 Pin接口
從左到右依次編號(hào)1,2,3,4,5。它們的定義如下：
1號(hào)Pin：接VCC電源（供電范圍2.4V~5.5V）。2號(hào)Pin：當(dāng)為UART模式時(shí)，接外部電路UART的TX端；當(dāng)為電平觸發(fā)模式時(shí)，接外部電路的Trig端。3號(hào)Pin：當(dāng)為UART模式時(shí)，接外部電路UART的RX端；當(dāng)為電平觸發(fā)模式時(shí)，接外部電路的Echo端。4號(hào)Pin：接外部電路的地。5號(hào)Pin：接外部電路的地。電平觸發(fā)測(cè)距工作原理在模塊上電前，首先去掉模式選擇跳線上的跳線帽，使模塊處于電平觸發(fā)模式。
電平觸發(fā)測(cè)距的時(shí)序如圖5.1所示：
圖5.1：US-100測(cè)距時(shí)序圖
圖5.1表明：只需要在Trig/TX管腳輸入一個(gè)10US以上的高電平，系統(tǒng)便可發(fā)出8個(gè)40KHZ的超聲波脈沖，然后檢測(cè)回波信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到回波信號(hào)后，模塊還要進(jìn)行溫度值的測(cè)量，然后根據(jù)當(dāng)前溫度對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行校正，將校正后的結(jié)果通過(guò)Echo/RX管腳輸出。
在此模式下，模塊將距離值轉(zhuǎn)化為340m/s時(shí)的時(shí)間值的2倍，通過(guò)Echo端輸出一高電平，可根據(jù)此高電平的持續(xù)時(shí)間來(lái)計(jì)算距離值。即距離值為：(高電平時(shí)間*340m/s)/2。
注：因?yàn)榫嚯x值已經(jīng)經(jīng)過(guò)溫度校正，此時(shí)無(wú)需再根據(jù)環(huán)境溫度對(duì)超聲波聲速進(jìn)行校正，即不管溫度多少，聲速選擇340m/s即可。
串口觸發(fā)測(cè)距工作原理在模塊上電前，首先插上模式選擇跳線上的跳線帽，使模塊處于串口觸發(fā)模式。
串口觸發(fā)測(cè)距的時(shí)序如圖6.1所示：
在此模式下只需要在Trig/TX管腳輸入0X55（波特率9600），系統(tǒng)便可發(fā)出8個(gè)40KHZ的超聲波脈沖，然后檢測(cè)回波信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到回波信號(hào)后，模塊還要進(jìn)行溫度值的測(cè)量，然后根據(jù)當(dāng)前溫度對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行校正，將校正后的結(jié)果通過(guò)Echo/RX管腳輸出。
輸出的距離值共兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)是距離的高8位（HDate），第二個(gè)字節(jié)為距離的低8位（LData），單位為毫米。即距離值為 （HData*256 +LData）mm。
圖6.1：串口觸發(fā)測(cè)距時(shí)序圖
在模塊上電前，首先插上模式選擇跳線上的跳線帽，使模塊處于串口觸發(fā)模式。
串口觸發(fā)測(cè)溫的時(shí)序如圖7.1所示：
在此模式下只需要在Trig/TX管腳輸入0X50（波特率9600），系統(tǒng)便啟動(dòng)溫度傳感器對(duì)當(dāng)前溫度進(jìn)行測(cè)量，然后將溫度值通過(guò)Echo/RX管腳輸出。
測(cè)量完成溫度后，本模塊會(huì)返回一個(gè)字節(jié)的溫度值（TData）， 實(shí)際的溫度值為T(mén)Data-45。例如通過(guò)TX發(fā)送完0X50后，在RX端收到0X45，則此時(shí)的溫度值為[69（0X45的10進(jìn)制值）-45] = 24度。
這是超聲波的電子資料超聲波.pdf
下面我講一下舵機(jī)的原理
舵機(jī)的工作原理。舵機(jī)常用的控制信號(hào)是一個(gè)周期為20毫秒左右，寬度為1毫秒到2毫秒的脈沖信號(hào)。當(dāng)舵機(jī)收到該信號(hào)后，會(huì)馬上激發(fā)出一個(gè)與之相同的，寬度為1.5毫秒的負(fù)向標(biāo)準(zhǔn)的中位脈沖。之后二個(gè)脈沖在一個(gè)加法器中進(jìn)行相加得到了所謂的差值脈沖。輸入信號(hào)脈沖如果寬于負(fù)向的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，得到的就是正的差值脈沖。如果輸入脈沖比標(biāo)準(zhǔn)脈沖窄，相加后得到的肯定是負(fù)的脈沖。此差值脈沖放大后就是驅(qū)動(dòng)舵機(jī)正反轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力信號(hào)。舵機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪組減速后，同時(shí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)和標(biāo)準(zhǔn)脈沖寬度調(diào)節(jié)電位器轉(zhuǎn)動(dòng)。直到標(biāo)準(zhǔn)脈沖與輸入脈沖寬度完全相同時(shí)，差值脈沖消失時(shí)才會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是舵機(jī)的工作原理。
下面我畫(huà)出它的程序流程圖
程序部分我給大家一點(diǎn)參考文件吧
