基于PSoC的超声相控阵高精度测距系统的研究

发布时间：2016-12-23 03:15

  本文关键词：基于PSoC的超声相控阵高精度测距系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《山东师范大学》 2014年

基于PSoC的超声相控阵高精度测距系统的研究

路宜明  

【摘要】：随着现代电子科技技术的进步，，信号处理技术、超声波传感器、电子自动化技术的快速发展，超声波测距技术指向性强、能量集中、不易受外界环境因素的干扰、原理简单、易操作等优势表现地越来越突出，因此在现代生活中超声波获得了越来越多的应用。在医学成像、工业无损检测、汽车防撞、机器人自动避障、盲人电子眼睛等方面，超声波技术发挥了越来越重要的作用。 PSoC是美国著名半导体厂商Cypress公司推出的可编程化系统单芯片，其集成了微控制器以及嵌入式系统中通常围绕微控制器周围的模拟及数字子系统。一个PSoC芯片上采用一个微控制器，集成了100多种外设功能，具有提高设计效率、节省PCB硬件资源、降低材料成本、降低功耗等优点。 本文设计了一款以Cypress公司所生产的PSoC5为主控制芯片的超声相控阵测距系统，详细介绍了系统各部分功能模块的实现。相比于之前的超声相控阵测距系统，具有系统电路设计简单、节约开发成本、精确度高、运算速度快等优点。 文章首先介绍了现阶段超声波技术的发展以及应用。现阶段常用的非接触式测距技术有CCD测距、电磁波测距、激光测距、超声波测距，通过与其他非接触测距技术的对比，发现超声波测距具有多方面的优势，以此为依据得出了本文所设计系统的思路与重点研究方向。 接下来介绍了超声相控阵测距技术的基本原理以及相关知识。通过控制超声相控阵阵列中各发射换能器的发射时间，实现超声波在空间某一点的聚焦，再分析计算反射回波的时间来求出空间距离。聚焦对于超声测距的精确度具有重要的影响，因此控制发射时间的延迟电路将成为超声相控阵系统中的设计关键。 第三章对于美国著名半导体厂商Cypress公司生产的PSoC作了简单的介绍，主要介绍了PSoC芯片上所具有的功能模块、设计优势以及设计流程。相比于其他嵌入式芯片，PSoC芯片具有提高设计效率、节约成本、硬件加速等多方面的优势。PSoC芯片的设计流程包括硬件设计流程和软件设计流程。本章节的最后介绍了本文所用芯片的选型。 第四章主要介绍了系统的组成以及系统内各功能模块的具体实现。超声相控阵测距系统包括超声换能器阵列、PSoC5主控单元、发射电路、温度测量电路等几个模块，其中在PSoC5芯片上主要实现PWM模块产生方波驱动信号、回波信号的放大、滤波等功能。 第五章主要介绍了本系统的软件设计流程。包括系统主程序以及其他温度测量、时间延迟计算等子程序。 第六章利用本文所设计的超声相控阵测距系统得出的测试结果及结论。 最后对本文作了总结以及对今后继续研究方向的展望。

【关键词】：
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH761.2;TB559
【目录】：

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