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  本文關(guān)鍵詞：基于PSoC的超聲相控陣高精度測(cè)距系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《山東師范大學(xué)》 2014年

基于PSoC的超聲相控陣高精度測(cè)距系統(tǒng)的研究

路宜明  

【摘要】：隨著現(xiàn)代電子科技技術(shù)的進(jìn)步，，信號(hào)處理技術(shù)、超聲波傳感器、電子自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波測(cè)距技術(shù)指向性強(qiáng)、能量集中、不易受外界環(huán)境因素的干擾、原理簡(jiǎn)單、易操作等優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)地越來越突出，因此在現(xiàn)代生活中超聲波獲得了越來越多的應(yīng)用。在醫(yī)學(xué)成像、工業(yè)無(wú)損檢測(cè)、汽車防撞、機(jī)器人自動(dòng)避障、盲人電子眼睛等方面，超聲波技術(shù)發(fā)揮了越來越重要的作用。 PSoC是美國(guó)著名半導(dǎo)體廠商Cypress公司推出的可編程化系統(tǒng)單芯片，其集成了微控制器以及嵌入式系統(tǒng)中通常圍繞微控制器周圍的模擬及數(shù)字子系統(tǒng)。一個(gè)PSoC芯片上采用一個(gè)微控制器，集成了100多種外設(shè)功能，具有提高設(shè)計(jì)效率、節(jié)省PCB硬件資源、降低材料成本、降低功耗等優(yōu)點(diǎn)。 本文設(shè)計(jì)了一款以Cypress公司所生產(chǎn)的PSoC5為主控制芯片的超聲相控陣測(cè)距系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)各部分功能模塊的實(shí)現(xiàn)。相比于之前的超聲相控陣測(cè)距系統(tǒng)，具有系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、節(jié)約開發(fā)成本、精確度高、運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)。 文章首先介紹了現(xiàn)階段超聲波技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用�，F(xiàn)階段常用的非接觸式測(cè)距技術(shù)有CCD測(cè)距、電磁波測(cè)距、激光測(cè)距、超聲波測(cè)距，通過與其他非接觸測(cè)距技術(shù)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)超聲波測(cè)距具有多方面的優(yōu)勢(shì)，以此為依據(jù)得出了本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的思路與重點(diǎn)研究方向。 接下來介紹了超聲相控陣測(cè)距技術(shù)的基本原理以及相關(guān)知識(shí)。通過控制超聲相控陣陣列中各發(fā)射換能器的發(fā)射時(shí)間，實(shí)現(xiàn)超聲波在空間某一點(diǎn)的聚焦，再分析計(jì)算反射回波的時(shí)間來求出空間距離。聚焦對(duì)于超聲測(cè)距的精確度具有重要的影響，因此控制發(fā)射時(shí)間的延遲電路將成為超聲相控陣系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)關(guān)鍵。 第三章對(duì)于美國(guó)著名半導(dǎo)體廠商Cypress公司生產(chǎn)的PSoC作了簡(jiǎn)單的介紹，主要介紹了PSoC芯片上所具有的功能模塊、設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)以及設(shè)計(jì)流程。相比于其他嵌入式芯片，PSoC芯片具有提高設(shè)計(jì)效率、節(jié)約成本、硬件加速等多方面的優(yōu)勢(shì)。PSoC芯片的設(shè)計(jì)流程包括硬件設(shè)計(jì)流程和軟件設(shè)計(jì)流程。本章節(jié)的最后介紹了本文所用芯片的選型。 第四章主要介紹了系統(tǒng)的組成以及系統(tǒng)內(nèi)各功能模塊的具體實(shí)現(xiàn)。超聲相控陣測(cè)距系統(tǒng)包括超聲換能器陣列、PSoC5主控單元、發(fā)射電路、溫度測(cè)量電路等幾個(gè)模塊，其中在PSoC5芯片上主要實(shí)現(xiàn)PWM模塊產(chǎn)生方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)、回波信號(hào)的放大、濾波等功能。 第五章主要介紹了本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程。包括系統(tǒng)主程序以及其他溫度測(cè)量、時(shí)間延遲計(jì)算等子程序。 第六章利用本文所設(shè)計(jì)的超聲相控陣測(cè)距系統(tǒng)得出的測(cè)試結(jié)果及結(jié)論。 最后對(duì)本文作了總結(jié)以及對(duì)今后繼續(xù)研究方向的展望。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH761.2;TB559
【目錄】：

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王蕓;基于PSoC的數(shù)字式電渦流位移傳感器設(shè)計(jì)[D];西安科技大學(xué);2014年

2 袁忠根;一種基于PSoC的電容感應(yīng)式觸摸按鍵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2007年

3 張?zhí)鞎r(shí);太陽(yáng)能照明能量管理PSoC設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2010年

4 李潤(rùn)樂;基于PSoC的多傳感器汽車防盜報(bào)警技術(shù)[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2011年

5 劉衛(wèi)玲;基于FPGA和PSoC的混沌加解密系統(tǒng)基礎(chǔ)研究[D];太原理工大學(xué);2014年

6 于謇;基于PSoC的無(wú)線智能靜載檢測(cè)系統(tǒng)[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2010年

7 張春峰;基于PSoC和LabVIEW的大白鼠腦電信號(hào)采集與處理系統(tǒng)[D];山東科技大學(xué);2008年

8 路宜明;基于PSoC的超聲相控陣高精度測(cè)距系統(tǒng)的研究[D];山東師范大學(xué);2014年

9 高廣恒;基于PSoC的腦電信號(hào)無(wú)線采集系統(tǒng)[D];山東科技大學(xué);2009年

10 張珂;基于PSoC的多組態(tài)RTU組件研究與設(shè)計(jì)[D];西安石油大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：基于PSoC的超聲相控陣高精度測(cè)距系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：224216