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关于 s3c2410超声波测距系统的设计基础 何洪江，刘建一 河北工程大学 信息电子工程学院 邯郸 河北 中国 056038 电子邮箱：刘建一2002@163.com 摘要：系统介绍了S3C2410的超声波距系统组成的基础，给出 了工作原理和程序设计方法，是通过温度补偿电路的模块添加到硬件电路来提高精度。S3C2410驱动换能器发送40千赫的方波信号,打开外部中断和起动装置定时器中断,外部中断接收回波信号立即起动装置计时器以此获得接收范围不等的信号数值。范围值是通过液晶实际时间显示。超声波测量模块驱动程序的结构与分析了嵌入Linux操作系统。该系统可用于测距参数所需的各种场合的应用。 1.介绍 随着现代工业的发展,超声波检测技术获得了越来越广泛的应用。超声波测距是一种非接触式检测方法，使用定向方式可以随时开始,良好的特性,结合电子技术,微电子技术来实现。它可以不受光线如电磁波和尘埃等因素的影响。信息处理简单、低成本和快速。它使用广泛，应用到机器人和自动装置,避障,车辆定位和导航,液位测量等等。 2.超声波测距系统的原理 2.1.压电超声波传感器的原则 超声波设备的开发，使用的物理特性和各种影响超声领域的超声波称为超声波换能器、探测器或传感器。超声波传感器是通过工作原理可分为压电式和电磁式。压电式原理是最常用的。 实际上,压电超声波发生器是利用压电晶体谐振器的工作。有两个内部超声压电发电机芯片和共振板,当极化以及脉冲信号和频率相当于固有振荡频率的压电膜、压电感光膜将要产生共振,共振驱动共振板振动,产生超声波。相反,如果这两个电极之间不外加电压,当物体收到超声共振,芯片将受压迫的压电振动,机械能转化为电信号,然后就成为超声波接收器。 2.2 . 超声波测距原理 超声波测距系统的原理使用转换时间法,就是S=1／2vt。其中,s是障碍物和传感器之间的距离，t代表不同的时差，v是超声波传播的速度。v和温度之间的关系是： T是绝对温度，Vｏ=331.4m/s. 在正常情况下，超声波的速度和声音的速度相类似，受室内温度的影响下传播速度约为340米/秒。 3.系统设计 3.1.系统组成 该方案的核心基础是三星的S3C2410。通过软件编程,方案中实现了芯片能够及时控制外围电路,并提供所有连接外围电路的必要信号,信号包括频率振荡信号、信号和数据处理翻译代码显示信号等等,很大程度地简化了外围电路的设计困难。 但更重要的是,大大节省了设计成本,而且由于软件的编程技术,它具有良好的移动性能,更多功能的设计来考虑设计电路。当然只有效率约为40?千赫频率的超声波的传播是最好的。超声波发射与一定的间隔大约40千赫调制脉冲调制信号。测距系统结构如图1所示,该系统由测量系统、控制系统和显示系统组成。 图1.系统的组件图 3.2.超声波发射电路 超声波发射电路原理图显示在图2。 图2.超声波发射电路 传感器的输出驱动电路是由9V电池直接供电,并提供18V电压驱动超声换能器。图2结构图中的电路是通过六个换向器产生18V电压, 一侧提供传动器阶段性的移动信号, 另一测是通过反向信号来驱动。设置输出电压双振幅,而18V电压是以推拉形式发送到传感器的。到达每一测的两个反向平行的信号可以为驱动换能器提供足够的电流。因为CD4049的工作电9?v,S3C2410输出电压为3.3?v。逻辑电压水平不匹配S3C2410之间的电压和输出驱动电路。三极管Q1就能解决这个问题。 3.3.超声波接收电路 集成电路 IC CX20106A是专用芯片为了接收红外的探测器,广泛应用于电视红外遥控接收器,其38千赫的载波频率与超声波频率相对接近。我们可以用它产生超声波检测接收电路、像声音。这证明了CX20106A接收超声波的灵敏度很高,抗干扰能力强。接收器电路的灵敏度和抗干扰能力可以通过改变适当调节电容器C4的大小。超声波接收器电路原理示意如图3所示。 图3.超声波接收电路 3.4.温度模块 温度模块的设计是使用传感器DS18B20作为检测设备在美国达拉斯半导体公司生产的。温度范围是-55~125。最大分辨率为0.0625。通过测量可以直接读出温度。DS18B20可以和传感器三根导线组成的供电系统相连接,系统减少了外部的硬件电路、低成本、易于使用的特点。 超声波远程测量模块驱动程序的设计 设备驱动程序是操作系统核和硬件之间的交接口。由于操作系统的保护,所有硬件系统必须申请访问驱动程序。应