毕业设计：全方位超声测距系统.docVIP

PAGE  PAGE 82 全方位超声测距系统 摘要： 本设计基于超声波测距原理，以单片机（AT89S52）+CPLD作为控制核心，采用渡越时间测量法测距，步进电机配合完成正反转等各种动作，实现了全方位超声测距。系统可在LCD上实时显示温度、距离和角度。 本设计考虑到温度会对本系统测量的影响，根据超声波传播速度与温度的数学补偿公式，采取软件编程的方式予以科学合理的补偿，大大减少了温度变化对测量的影响，提高了测量精度。另一方面，在实现计数功能的设计方面，我们用CPLD芯片取代了单片机外围扩展硬件电路，提高了计数的稳定性、可靠性、精确度，从而提高了超声波往返时间t的测量精度，最终达到了提高测距精度的目的。步进电机采用四相八拍工作方式，步进0.9?，相角测量也达到了很高的精度。 关键字：超声波 CPLD 电动机 单片机 渡越时间测量法。 注释：本设计技术是雷达原理的的缩影，是用来精密测量周围360度内的物体，并能准确判断方向，是对专业高科技技术的很好的学习和应用，有利于今后的学习和深造。它的意义是深远的。 目录 1. 系统设计…………………………………………………………4 1．1设计要求………………………………………………….4 1．1．1 任务……………………………………………4 1．2 设计总体方案………………………………………4 1．2．1设计思路和部分原理论证……………………4 （1）渡越时间测量法原理………………………… 4 （2）超声波发射器原理……………………………5 （3）盲区及发、收时序……………………………6 （4温度补偿…………………………………………6 （5步进电机测相原理………………………………6 1.2.2方案论证与比较 …………………………………10 （1）控制方案………………………………………10 （2）距离测量………………………………………10 （3）超声波发送脉冲的产生……………………….11 ⒉硬件电路设计………………………………………………13 2.1超声波发送部分…………………………………………13 2.2回波接收及处理部分……………………………………13 2.3步进电机部分……………………………………………15 2.4显示部分…………………………………………………16 2.5 CPLD部分………………………………………………16 2.6电源部分…………………………………………………16 3.硬件设计时的抗干扰技术……………………………………..18 3.1 数字系统与模拟系统…………………………………………18 3.2电源的干扰与抑制……………………………………………19 3.3接地技术………………………………………………………20 3.4隔离技术与屏蔽线的使用……………………………………21 3.5滤波技术………………………………………………………22 3.6常用芯片的抗干扰措施………………………………………23 3.7自激振荡及其消除方法………………………………………24 3.8运放参数测量介绍……………………………………………26 4.软件设计………………………………………………………..29 4.1软件流程图…………………………………………………….30 4.2程序列单……………………………………………………….31 5．软件wave的使用方法…………………………………………...37 5.系统测试……………………………………………………………..68 5.1 测量仪器及型号……………………………………………..68 5.2 测试方法……………………………………………………..69 5.3 测量数据……………………………………………………69 5.4 实验误差分析………………………………………………69 5.5结论……………………………………………………………70 参考文献………………………………………………………………70 附录 元器件清单……………………………………………………71 后续……………………………………………………………………73 1．系统设计 1.1设计要求 1.1.1 任务 设计并制作一个超声波测距系统，实现全方位距离的实时测量。测量距离大于1米，并能测方向。精度小于1cm，盲区尽量小。 1.2 设计总体方案 1.2.1设计思路和部分原理论证 整个系统由发射、接收、回波处理、系统控制、显示、电机控制和电源七个部分组成。发射部分的任务是将CPLD产生的40KHZ信号放大后提供给超声波换能器，由此将超声波发射出去；接收电路则接收由被测物反射回来的回波信号，然后经回波处理部分放大、滤波、整形、反相后形成宽脉冲触发信号对判决电路进行触发；