基于μC/OS-Ⅱ和ARM處理器的高精度超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3．2 超聲波發(fā)射電路

超聲波發(fā)射電路是南超聲波發(fā)射器T和PWM產(chǎn)生的40 kHz頻率信號、驅(qū)動(或激勵(lì))電路等組成。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用ARM中的PWM模塊產(chǎn)生高精度的40 kHz的頻率信號，然后通過南74HC00等組成的驅(qū)動電路，最后將發(fā)射信號送到超聲波發(fā)射器T。對于放射探頭T，選用發(fā)射頻率為40kHz的一種，該類型現(xiàn)在應(yīng)用較普遍，電路也簡單，只需給發(fā)射端40 kHz的脈沖，發(fā)射探頭即不斷發(fā)送超聲波。具體硬件電路如圖3所示。

其中超聲波發(fā)射和接收采用φ15的超聲波換能器TCT40-10F1(T發(fā)射)和TCT40-10S1(R接收)，其中心頻率為40 kHz，安裝時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距4~8 cm。

若將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據(jù)不同測量范圍要求，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并聯(lián)的濾波電容器C4，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。

3．3 超聲波接收電路

超聲波接收電路由以MC3403為核心的三級濾波放大電路和二極管的倍壓穩(wěn)流電路等組成。處理好的回波信號被送到ARM的A／D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行A／D采樣，從而觸發(fā)得到返回的時(shí)間。德州儀器公司的MC3403的具體引腳配置如圖4所示。超聲波接收電路如圖5所示。

5 測量結(jié)果

該系統(tǒng)經(jīng)過反復(fù)調(diào)試后進(jìn)行測試，測量范圍為0．1~4．5m，測量精度為1cm,測量誤差保持在4 cm以下，因此系統(tǒng)性能比較良好。其測試數(shù)據(jù)如表1所示。

6 結(jié)束語

基于ARM和μC／OS—II的超聲波測距系統(tǒng)利用LCD顯示，電路簡單，顯示界面友好，通訊能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性好，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。該系統(tǒng)可運(yùn)用于機(jī)器人智能行走和導(dǎo)航，在汽車電子行業(yè)也有一定的應(yīng)用領(lǐng)域．可配合其他模塊實(shí)現(xiàn)多功能測量,同時(shí)在顯示輸入上可擴(kuò)展觸摸屏功能。