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

《山東師范大學》 2014年

基于PSoC的超聲相控陣高精度測距系統(tǒng)的研究

路宜明  

【摘要】：隨著現(xiàn)代電子科技技術的進步，，信號處理技術、超聲波傳感器、電子自動化技術的快速發(fā)展，超聲波測距技術指向性強、能量集中、不易受外界環(huán)境因素的干擾、原理簡單、易操作等優(yōu)勢表現(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用。在醫(yī)學成像、工業(yè)無損檢測、汽車防撞、機器人自動避障、盲人電子眼睛等方面，超聲波技術發(fā)揮了越來越重要的作用。 PSoC是美國著名半導體廠商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PSoC芯片上采用一個微控制器，集成了100多種外設功能，具有提高設計效率、節(jié)省PCB硬件資源、降低材料成本、降低功耗等優(yōu)點。 本文設計了一款以Cypress公司所生產(chǎn)的PSoC5為主控制芯片的超聲相控陣測距系統(tǒng)，詳細介紹了系統(tǒng)各部分功能模塊的實現(xiàn)。相比于之前的超聲相控陣測距系統(tǒng)，具有系統(tǒng)電路設計簡單、節(jié)約開發(fā)成本、精確度高、運算速度快等優(yōu)點。 文章首先介紹了現(xiàn)階段超聲波技術的發(fā)展以及應用�，F(xiàn)階段常用的非接觸式測距技術有CCD測距、電磁波測距、激光測距、超聲波測距，通過與其他非接觸測距技術的對比，發(fā)現(xiàn)超聲波測距具有多方面的優(yōu)勢，以此為依據(jù)得出了本文所設計系統(tǒng)的思路與重點研究方向。 接下來介紹了超聲相控陣測距技術的基本原理以及相關知識。通過控制超聲相控陣陣列中各發(fā)射換能器的發(fā)射時間，實現(xiàn)超聲波在空間某一點的聚焦，再分析計算反射回波的時間來求出空間距離。聚焦對于超聲測距的精確度具有重要的影響，因此控制發(fā)射時間的延遲電路將成為超聲相控陣系統(tǒng)中的設計關鍵。 第三章對于美國著名半導體廠商Cypress公司生產(chǎn)的PSoC作了簡單的介紹，主要介紹了PSoC芯片上所具有的功能模塊、設計優(yōu)勢以及設計流程。相比于其他嵌入式芯片，PSoC芯片具有提高設計效率、節(jié)約成本、硬件加速等多方面的優(yōu)勢。PSoC芯片的設計流程包括硬件設計流程和軟件設計流程。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現(xiàn)。超聲相控陣測距系統(tǒng)包括超聲換能器陣列、PSoC5主控單元、發(fā)射電路、溫度測量電路等幾個模塊，其中在PSoC5芯片上主要實現(xiàn)PWM模塊產(chǎn)生方波驅(qū)動信號、回波信號的放大、濾波等功能。 第五章主要介紹了本系統(tǒng)的軟件設計流程。包括系統(tǒng)主程序以及其他溫度測量、時間延遲計算等子程序。 第六章利用本文所設計的超聲相控陣測距系統(tǒng)得出的測試結果及結論。 最后對本文作了總結以及對今后繼續(xù)研究方向的展望。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH761.2;TB559
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李戈;孟祥杰;王曉華;王重秋;;國內(nèi)超聲波測距研究應用現(xiàn)狀[J];測繪科學;2011年04期

2 苑潔;常太華;;基于STM32單片機的高精度超聲波測距系統(tǒng)的設計[J];電子設計工程;2011年15期

3 王建榮;王任享;胡莘;王新義;;利用激光測距數(shù)據(jù)處理線陣衛(wèi)星攝影測量影像[J];測繪科學;2013年02期

4 陳瑞強;江月松;;脈沖激光測距的時間間隔測量方法[J];光學學報;2013年02期

5 孫小榮;袁濤;張書畢;趙吉先;;工程測量中電磁波測距邊歸算方法研究[J];測繪通報;2013年08期

6 高小明;;數(shù)字B超中時間增益控制器的硬件電路設計[J];電腦知識與技術;2014年04期

7 秦義;李俊林;李爭;張鑫;;遠程預警相控陣雷達跟蹤模型研究[J];艦船電子工程;2011年02期

8 予陽;;近海遠洋兩相宜 俄羅斯22350型護衛(wèi)艦[J];艦載武器;2010年12期

9 徐娜;周正干;劉衛(wèi)平;周暉;于光;;L型構件R區(qū)的超聲相控陣檢測方法[J];航空學報;2013年02期

10 姜雨彤;楊進華;劉釗;張麗娟;姜成昊;;雙目CCD測距系統(tǒng)的高精度標定[J];計算機工程;2013年07期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 齊雁;醫(yī)用B型超聲成像前端系統(tǒng)的研究[D];中南大學;2010年

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鐘賽意,湯國輝,王善榮;功率超聲波在農(nóng)產(chǎn)品加工中應用的研究進展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2005年08期

2 楊瑛;鄭文軒;;超聲波降解苯酚廢水的研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2010年34期

3 鄭文軒;楊瑛;;超聲與活性炭降解甲基橙溶液的研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2010年36期

4 韓秀甫,滕永平,吳迪,吳軍芳,張娜,王立新;超聲換能器暫態(tài)聲場的理論分析與計算[J];安慶師范學院學報(自然科學版);2004年03期

5 祝琴;王琪;劉浩;;大量程超聲波測距系統(tǒng)[J];兵工自動化;2009年08期

6 潘祥生;邢立華;李勛;張德遠;;聚焦式超聲懸浮[J];北京航空航天大學學報;2006年01期

7 張永發(fā),馬凱,胡長華;超聲波在原油中的吸收衰減[J];北京理工大學學報;2005年06期

8 陳嶸,林家瑞;淺表動脈超聲血流儀的設計[J];北京生物醫(yī)學工程;2002年04期

9 王明華,汪曉光;基于雙DSP的彩色血流顯示實驗系統(tǒng)[J];北京生物醫(yī)學工程;2004年01期

10 靳洪允;壓電材料的結構及其性能研究[J];山東陶瓷;2005年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李娜;師芳芳;李伯權;宮俊杰;張碧星;;一種超聲檢測系統(tǒng)用發(fā)射電路的設計與實現(xiàn)[A];中國聲學學會第九屆青年學術會議論文集[C];2011年

2 張霖;趙祚喜;張智剛;俞龍;黃健;;基于激光測距傳感器的SLAM方法研究[A];中國農(nóng)業(yè)工程學會2011年學術年會論文集[C];2011年

3 張云電;余芳;;壓電換能器和超聲聚能器諧振頻率數(shù)控修正方法[A];第九屆全國振動理論及應用學術會議論文集[C];2007年

4 李毅穎;鄒發(fā)彬;;超聲波清洗技術在發(fā)射機維護中的應用[A];2007第二屆全國廣播電視技術論文集2（上）[C];2007年

5 馮中營;吳勝舉;周鳳梅;黃利波;;超聲及其聯(lián)用技術的殺菌效果[A];中國聲學學會2007年青年學術會議論文集（上）[C];2007年

6 符衛(wèi)春;孫曉清;吳勝舉;白誠;;余弦型扭轉(zhuǎn)振動超聲變幅桿的研究[A];中國聲學學會2007年青年學術會議論文集（上）[C];2007年

7 尹昌;劉曉宙;龔秀芬;劉杰惠;;鋼材料中聲速與聲衰減系數(shù)的測量[A];中國聲學學會2007年青年學術會議論文集（上）[C];2007年

8 汪凱;朱士明;梁軍汀;盧杰;;間斷式超聲波界面儀的研制[A];中國聲學學會2007年青年學術會議論文集（下）[C];2007年

9 柯宜京;宮俊杰;李亞奇;吳先梅;;超聲相控陣檢測系統(tǒng)研制[A];2008年全國聲學學術會議論文集[C];2008年

10 哈婧婧;梁軍汀;盧杰;朱士明;;小口徑超聲波熱能表的研制[A];2008年全國聲學學術會議論文集[C];2008年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李冀輝;以鱗片石墨為原料的多功能碳材料的制備與應用研究[D];河北大學;2009年

2 柴本銀;振蕩流熱管換熱器換熱性能及其在干燥系統(tǒng)中的應用研究[D];山東大學;2010年

3 徐慧峰;基于彈性波的地下管線水平導向鉆隨鉆探測理論與技術研究[D];國防科學技術大學;2010年

4 王斐;高能非聚焦超聲照射對豬肝急性損傷效應的實驗研究[D];第二軍醫(yī)大學;2011年

5 肖楊;基于軟件無線電的編碼激勵超聲血流檢測系統(tǒng)的研究[D];復旦大學;2010年

6 李敏毅;鈮酸鋰高頻超聲換能器的研制與輸出功率測量[D];華南理工大學;2011年

7 朱昌平;流體中低濃度異質(zhì)物含量的超聲檢測原理與應用研究[D];中國礦業(yè)大學;2010年

8 田紅;超聲波在城市剩余活性污泥中的傳輸特性的模擬及實驗研究[D];重慶大學;2010年

9 杜英華;合成孔徑聚焦超聲成像技術研究[D];天津大學;2010年

10 趙雪梅;鋁合金攪拌摩擦焊接頭超聲信號特征與質(zhì)量評價方法[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳靜穎;雙能場/生物法降解廢水中苯酚的研究[D];安徽工程大學;2010年

2 劉義付;二維超聲無磨料拋光聲學系統(tǒng)研究[D];河南理工大學;2010年

3 劉力博;多通道動態(tài)光彈成像系統(tǒng)的研制[D];南昌航空大學;2010年

4 姜麗紅;功率超聲對流動A356熔體半固態(tài)組織的影響研究[D];南昌航空大學;2010年

5 張倩;異形航空構件的專用超聲換能器研制及檢測應用[D];南昌航空大學;2010年

6 渠笑納;超聲波測距在泊車輔助系統(tǒng)中的應用[D];大連理工大學;2010年

7 姚磊;鎂鋰系合金微合金化及外場控制凝固研究[D];大連理工大學;2010年

8 徐銀鳳;基于改進PSO算法的變壓器局部放電超聲定位研究[D];長沙理工大學;2010年

9 劉玲娜;超聲波輔助萃取菜籽磷脂酰膽堿的研究[D];河南工業(yè)大學;2010年

10 陸藺;超聲波三維定位與跟蹤系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];蘇州大學;2010年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳友淦;許肖梅;雷開卓;黃建國;;寬帶水聲發(fā)射系統(tǒng)換能器分段匹配方法研究[J];兵工學報;2010年03期

2 李希勝,吳并臻,尤佳,舒雄鷹;連續(xù)窄帶調(diào)頻超聲波測距方法[J];北京科技大學學報;2005年02期

3 陳先中;侯慶文;葉琳;張紅宇;;超聲測距系統(tǒng)的高精度中心橢圓算法[J];北京科技大學學報;2007年11期

4 孫景鰲，蔡安妮，何擁軍;CT圖象重建的快速算法[J];北京郵電大學學報;1995年03期

5 王文生,齊廣學,溫淑慧,馮波;一種高精度超聲測距方法的研究[J];傳感技術學報;2002年03期

6 潘仲明;簡盈;王躍科;;大作用距離超聲波傳感技術研究[J];傳感技術學報;2006年01期

7 付華;杜曉坤;陳峰;;基于神經(jīng)元網(wǎng)絡的超聲傳感器補償算法及在井下機器人避障中的應用[J];傳感技術學報;2006年02期

8 雷建龍;;便攜式液位測量儀的研制[J];傳感技術學報;2006年04期

9 田志宏;曹建光;劉秀紅;;超聲波傳感器在電動輪椅車上的應用研究[J];傳感技術學報;2007年03期

10 鄒祥林;周洪;葉鵬;;港口起重機雷達防撞系統(tǒng)的信號處理電路的設計[J];傳感器與微系統(tǒng);2007年12期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 鮑曉宇;相控陣超聲檢測系統(tǒng)及其關鍵技術的研究[D];清華大學;2003年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 申琳;高精度雙目CCD測距研究[D];長春理工大學;2011年

2 畢永年;合成接收孔徑超聲成像前端系統(tǒng)設計及實現(xiàn)[D];浙江大學;2003年

3 李錦;超聲聚焦相控陣的研究[D];陜西師范大學;2003年

4 傅林;虛擬儀器B型超聲波診斷儀系統(tǒng)結構與軟硬件設計[D];四川大學;2003年

5 施軍華;全數(shù)字醫(yī)用B超系統(tǒng)的研制[D];南京航空航天大學;2004年

6 史興;FPGA技術在全數(shù)字化超聲診斷儀中的應用研究[D];華中科技大學;2005年

7 王文博;關于醫(yī)學超聲成像機理的研究[D];青島大學;2006年

8 曹玉華;超聲測距系統(tǒng)設計及其在機器人模糊避障中的應用[D];中國海洋大學;2007年

9 葉偉強;雙目視差數(shù)字式測距儀信號處理系統(tǒng)[D];天津大學;2007年

10 鞠洪濤;手動超聲相控陣檢測成像算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王乾;Michael Collier;;Signal processing for PSoC based PIR motion detection[J];Journal of Measurement Science and Instrumentation;2012年03期

2 尚君;馮明旭;;基于PSoC的無位置傳感器無刷直流電機控制器的設計與實現(xiàn)[J];重慶文理學院學報(社會科學版);2014年02期

3 陳稿;姚維;李宗亞;;基于PSoC的車位控制器設計[J];現(xiàn)代機械;2010年05期

4 趙洪亮;徐磊;田瑩瑩;王亞南;;基于PSoC3的高性價比虛擬信號分析儀[J];儀表技術與傳感器;2012年06期

5 王華東,何永義,翁盛隆,郭帥;PSoC實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的檢測與控制[J];機電一體化;2004年01期

6 趙德正;黃學鵬;;基于PSoC的電流檢測系統(tǒng)[J];武漢大學學報(工學版);2006年03期

7 馮曉鵬;陳剛;;基于PSoC4的智能無線尋物系統(tǒng)[J];北華航天工業(yè)學院學報;2014年03期

8 顏晗;李平;;基于PSoC和NTC的自容式海水溫度測量儀設計[J];微計算機應用;2008年07期

9 萬選明;劉織財;;輕松玩轉(zhuǎn)PSoC——I~2C用戶模組使用[J];電子制作;2011年07期

10 彭其圣;彭建盛;徐詠;;基于PSoC3的多功能電子琴設計與實現(xiàn)[J];制造業(yè)自動化;2012年19期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 趙德正;;基于PSoC技術的嵌入式系統(tǒng)設計[A];12省區(qū)市機械工程學會2006年學術年會湖北省論文集[C];2006年

2 葉朝輝;華成英;趙彥博;;PSoC實踐教學研究[A];2007年全國高等學校電子技術研究會論文集[C];2007年

3 姚金勇;聶洪瑋;王慶鳳;;基于嵌入式系統(tǒng)級芯片PSoC的蓄電池活化裝置設計[A];全國第二屆嵌入式技術聯(lián)合學術會議論文集[C];2007年

4 張明杰;李華峰;夏孝云;;基于PSoC3的GMA驅(qū)動電流源研究[A];第十七屆中國小電機技術研討會論文集[C];2012年

5 陳遠龍;萬雷濤;唐火紅;;基于PSoC的微秒級脈沖電源的研制[A];第14屆全國特種加工學術會議論文集[C];2011年

6 王凱;陳尚松;郭慶;;用PSOC數(shù)�；旌闲盘栮嚵袑崿F(xiàn)壓頻V/F變換[A];2004全國測控、計量與儀器儀表學術年會論文集（下冊）[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 羅翠欽;[N];中國電子報;2004年

2 宗翰;[N];電子資訊時報;2004年

3 ;[N];中國電子報;2000年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

2 袁忠根;一種基于PSoC的電容感應式觸摸按鍵系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];上海交通大學;2007年

3 張?zhí)鞎r;太陽能照明能量管理PSoC設計[D];長春理工大學;2010年

4 李潤樂;基于PSoC的多傳感器汽車防盜報警技術[D];長春理工大學;2011年

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

6 于謇;基于PSoC的無線智能靜載檢測系統(tǒng)[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2010年

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

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

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

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

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

本文編號：224216