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1、嵌入式课程设计报告嵌入式系统课程设计报告 题目：超声波测量距离 姓名： 学号：1361142129 班级：测控2013-1班 指导教师：孙采鹰引言： 在工业测距场合中，由于工作要求和复杂环境常常采用非接触测距的方法。激光、红外线和超声波是非接触测距中较常采用的测量介质。激光测距虽然测距精度高，操作简单。但是受环境的影响比较大，且系统检测不易维护，价格也比较昂贵。红外测距易受环境光照度和光线色彩的影响，而且测量精度不高。相比较前两者，超声波是机械波，具有不受光线影响，不受电磁干扰，成本低等特点，能够定点和连续测量物位。在有灰尘、烟雾、有腐蚀等恶劣环境下具有较好的适应能力。广泛应用于物位测量、机械

2、手控制、倒车雷达、机器人避障以及其他一些工业现场等方面。因此，近些年来人们对超声测距进行了很多的探讨和研究。本实验基于ARM微处理器系列，其应用几乎已经深入到工业控制，无线通信，网络应用，消费类电子产品等各个领域。本实验具体设计如下。一设计目的: 超声波检测技术是以超声波作为采集信息的手段，能在不损坏和不接触被测量对象的情况下探测对象。距离是在不同的场合和控制中需要检测的一个参数，超声波测距是一种很有效的测量方法，有着广泛的应用。本实验是一套能够对物体距离进行测量的超声波系统。 二. 实验原理： 实验模块采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测传感器与目标物之间的距离，采用小角度，

3、小盲区超声波传感器，具有测量准确，无接触，防水，防腐蚀， 低成本等优点，可应于液位，物位检测，特有的液位，料位检测方式，可保证在液面有泡沫或大的晃动，不易检测到回波的情况下有稳定的输出，应用行业：液位，物位，料位检测，工业过程控制等。 超声波测距模块主要包括超声波产生电路、超声波接收电路两部分。超声波产生电路在空气中传播功率及精度与频率成正比，比较和分析几个常用超声波频率的特点，最终选取频率为40KHZ。为了便于超声波的发射与接收，超声波发射探头采用共振频率为40KHZ的TCT40-16。 超声波测距是通过一个扬声器发射指定频率声波，另一个感应反射回来的声波，并经处理后生成中断信号送至CPU。

4、CPU检测2个脉冲中时间间隔，由已知的声波在空气中的传播速度可计算出口声波反射位置的距离。三硬件设备(1)MagicARM2410实验箱(2)超声波测距功能模块一个(3)数据线 四关键芯片及各单元电路介绍：1分体超声波收发器 分体超声波收发器也称超声波传感器超声波探头，RT收发分体，T为发射。R为接收，型号为TCRT16-40。其特点：标称频率（KHz）：40KHz发射声压at10V（0dB=0.02mPa）：117dB接收灵敏度at40KHz (0dB=V/ubar)：-65dB.静电容量at1KHz,1V (PF)：200030% 适用范围： 家用电器及其它电子设备的超声波遥控装置；超声测

5、距及汽车倒车防撞装置；液面探测；超声波近接开关及其它应用声波发射与接收。2. 超声波发射电路超声波发射电路主要由超声波换能器和反相器74LS04构成，单片机IO口输出40KHZ的间断方波。输出端采用两个反相器并联，用于提高驱动能力，上拉电阻R1、R2一方面可以提高反相器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由震荡时间。3. 超声波接收电路集成电路CX2106A是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率为38KHZ与测距的超声波频率40KHZ较为接近，可以利用它制作超声波检波接收电路，如图9.2所示。实验证

6、明，用CX2106A接收超声波（无信号时输出高电平），具有很好地灵敏度和较强的抗干扰能力。适当更改电容的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。五设计内容 1. 超声波测距模块 控制口发一个 10US 以上的高电平,就可以在接收口等待高电平输出.一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,方可算出距离.如此不断的周期测,就可以达到你移动测量的值了。模块工作原理：(1)采用 IO 触发测距，给至少 10us 的高电平信号;(2)模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；(3)有信号返回，通过 IO 输出一高电平，高电平持续

7、的时间就是(4)超声波从发射到返回的时间测试距离=(高电平时间*声速(340M/S)/2;2. 软件设计程序思路：使用PWM产生8个40Khz的脉冲，同时用定时器计时，用外部中断4下降沿接受返回信号，当接收到下降沿信号时停止计时，开始计算距离，并送给LED进行显示。利用定时器0中断服务程序发脉冲程序：void PWM(void) int i; rTCON = (10)|(13); / 启动定时器 rTCFG0 = 312.5; / 预分频器0设置为250，取得160KHz rTCFG1 = 1;/ TIMER0再取1/4分频，取得40KHz rTCMPB0 = 0x0000; / 设置定时器为

8、0 rGPCCON=0x555;/端口C为输出口用于启动超声波for(i=0;i8;i+) rGPCDAT=0x0;/数据位清零 rGPCDAT=0xf;/设置为高频脉冲 发出8T40kHz超频波 DelayNS(10); rGPCDAT=0x0;/清数据位 定时器中断次数、距离显示程序：void write(int date) qian=date/1000; bai=(date%1000)/100; shi=(date%100)/10;ge=date%10;void init_led(void) ZLG7290_SendCmd(0x60 + 0, 0); ZLG7290_SendCmd(0x

9、60 + 1, 0); ZLG7290_SendCmd(0x60 + 2, 0); ZLG7290_SendCmd(0x60 + 3, 0); void wendu(int date) write(date); ZLG7290_SendCmd(0x60 + 0, ge); ZLG7290_SendCmd(0x60 + 1, shi); ZLG7290_SendCmd(0x60 + 2, bai); ZLG7290_SendCmd(0x60 + 3, qian)；6实验总结 通过对本门课程的学习，让我对嵌入式这门课程有了更加深刻的了解，将理论联系实际，锻炼了动手能力的同时也对课程得到了进一步巩固，同时也认识到自己在一些学习上的不足，以后还要继续努力，提升动手能力及程序的编写来学好这门课程。