文档介绍：毕业设计(论文)
基于ARM的超声波测距模块开发
第一章概述 1
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第二章系统原理分析 5
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第三章系统总体设计 11
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第四章系统硬件设计 16
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超声波传感器 16
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FYD12864-0402B液晶模块介绍 20
FYD12864-0402B液晶模块的应用 21
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串行通信协议 21
串行通信总线标准接口 21
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DS18B20与ARM接口电路 22
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第五章系统软件设计 24
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第六章系统测试 29
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第七章系统展望 33
结束语 34
致谢 34
参考文献 35
附录一、系统PCB图 37
附录二、整机实物图 37
附录三、主要程序代码 38
附录四、翻译 41
第一章概述

超声波测距技术是近年来出现的测距新技术[1],是一种非接触的检测方式,和红外、激光及无线电测距相比, 它具有结构简单、可靠性能高、价格便宜、安装维护方便等优异特性,在近距范围内超声测距具有不受光线、颜色以及电、磁场的影响,在恶劣作业环境下有一定的适应能力[2]。因此利用超声波测距在实现定位及环境建模场合,如:液位、汽车防撞雷达、井深及管道长度测量、机器人定位、辅助视觉系统等方面得到广泛的应用。但传统的超声波测距仪测量精度普遍较低,都不能满足高精度测量的要求。为了克服此不足, 作者从测距仪结构设计和回波信号处理的角度出发,提出了基于回波包络峰值[3]的检测方法,从而进一步提高测距仪超声检测的精度、系统的稳定性和抗干扰性对。本设计是基于ARM来实现的。

图1-1声波频率界限
声波是一种能在气体、液体和固体中传播的机械波。根据声波振动频率的范围,可以分为次声波、声波、超声波和特超声波。一般人耳能听到的声音的频率范围在20Hz~20kHz之间,频率低于20Hz的波称为次生波,而高于20kHz的波称为超声波,频率高于Hz的波称为特超声波[4]。声波频率界限如图1-1所示。~20MHz范围内。
由于超声波具有的这些良好的品质,超声波的研究和应用已经渗入工业、农业、国防、医学以及航天和航空等领域并且取得了卓有成效的进展[5]。甚至有人认为超声技术可以和电子技术、信息技术以及核技术相媲美,是一门具有广阔发展前景的高新技术。

本系统采用渡越时间法进行物位测量,通过不断检测超声波发射后遇到被测界面所反射回来的回波,从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出待测物位到传感器的距离L,在已知声速v的情况下,不难得出:
L= (1)
下面对影响超声波距离测量精度的因素进行逐一分析。
(1)声速
从式(1)可以看出,必须知道声波在媒质中的传播速度v,才能从传播时间求出待测距离,但是各种媒质有不同的声速。因此,在实际测量时,很难把声速看成一个不变的恒量。当媒质的成分、温度、压强等因素都没有很大的变化,而且测量精度要求又不很高的情况下,把声速当作不变的方法才能勉强满足测量要求,否则就应该进行声速校正。
在多数情况下,温度是影响声速的一个重要因素,例如在空气中声速理论公式为: (2)
式中 T为摄氏温度,式(2)表明空气中声速是温度的函数,此时式(1)为 m (3)
不难看出,温度每变化1℃