1、 基于 ARM 的超声波测距模块开发 毕业设计（论文） 基于基于 ARMARM 的超声波测距模块开发的超声波测距模块开发 2 目录目录 第一章第一章 概述概述 . 1 1.1 课题来源 1 1.2 超声检测技术简述 1 1.2.1 超声波检测 1 1.2.2 超声检测误差来源 1 1.3 系统任务和要求 3 1.4 系统方案设计 3 1.5 系统开发意义及应用 4 第二章第二章 系统原理分析系统原理分析 . 5 2.1 超声波检测系统分析 5 2.1.1 超声波测距原理 5 2.1.2 温度补偿原理 5 2.2 超声波检测预备知识 7 2.2.1 超声波的应用 7 2.2.2 超声波传感器 7
2、 第三章第三章 系统总体设计系统总体设计 11 3.1 智能测量模块总体设计 . 11 3.1.1 超声传感器的选择 . 11 3.1.2 超声信号的处理 . 12 3.2 系统模块电路设计 . 13 3.3 系统通信总体设计 . 13 3.3.1 串行通信基本概念 . 13 3.3.2 串行通信过程 . 14 3.4 系统通信软件设计 . 14 第四章第四章 系统硬件设计系统硬件设计 16 4.1 关键器件选择 . 16 4.1.1 嵌入式 ARM 微处理器 LPC2131 . 16 4.1.2 液晶显示器 . 16 4.1.3 超声波传感器 16 4.2 超声波检测模块 . 17 4.2.
3、1 超声波收发分体回路设计 . 17 4.2.2 超声波收发一体回路设计 . 19 4.3 液晶模块 . 20 4.3.1 FYD12864-0402B 液晶模块介绍 20 4.3.2 FYD12864-0402B 液晶模块的应用 21 4.4 串口通信模块 . 21 4.4.1 串行通信协议 21 4.4.2 串行通信总线标准接口 22 基于 ARM 的超声波测距模块开发 4.5 温度补偿模块 . 22 4.5.1 温度传感器 DS18B20 原理 . 22 4.5.2 DS18B20 与 ARM 接口电路 . 23 4.6 电源模块 . 23 第五章第五章 系统软件设计系统软件设计 24
4、5.1 系统程序总体设计 . 24 5.2 下位机程序设计 . 25 第六章第六章 系统测试系统测试 29 6.1 系统操作 . 31 6.2 测试结果分析 . 31 第七章第七章 系统展望系统展望 33 结束语结束语 35 致致 谢谢 35 参考文献参考文献 37 附录一、系统附录一、系统 PCBPCB 图图 39 附录二、整机实物图附录二、整机实物图 39 附录三、主要程序代码附录三、主要程序代码 40 附录四、翻译附录四、翻译 43 基于 ARM 的超声波测距模块开发 1 第一章第一章 概述概述 1.11.1 课题来源课题来源 超声波测距技术是近年来出现的测距新技术1,是一种非接触的检测
5、方式,和红 外、激光及无线电测距相比, 它具有结构简单、可靠性能高、价格便宜、安装维护方 便等优异特性,在近距范围内超声测距具有不受光线、颜色以及电、磁场的影响,在恶 劣作业环境下有一定的适应能力2。 因此利用超声波测距在实现定位及环境建模场 合,如:液位、汽车防撞雷达、井深及管道长度测量、机器人定位、辅助视觉系统等方 面得到广泛的应用。但传统的超声波测距仪测量精度普遍较低,都不能满足高精度测量 的要求。为了克服此不足, 作者从测距仪结构设计和回波信号处理的角度出发,提出了 基于回波包络峰值3的检测方法，从而进一步提高测距仪超声检测的精度、系统的稳 定性和抗干扰性对。本设计是基于 ARM 来实
6、现的。 1.21.2 超声检测技术简述超声检测技术简述 1.2.11.2.1 超声波检测超声波检测 声波是一种能在气体、液体和固体中传播的机械波。根据声波振动频率的范围，可 以分为次声波、声波、超声波和特超声波。一般人耳能听到的声音的频率范围在 20Hz 20kHz 之间，频率低于 20Hz 的波称为次生波，而高于 20kHz 的波称为超声波，频率高于 9 10Hz 的波称为特超声波 4。声波频率界限如图 1-1 所示。超声波检测中常用的工作频 率在 0.2520MHz 范围内。 由于超声波具有的这些良好的品质，超声波的研究和应用已经渗入工业、农业、国 防、医学以及航天和航空等领域并且取得了卓有成效的进展 5。甚至有人认为超声技术 可以和电子技术、信息技术以及核技术相媲美，是一门具有广阔发展前景的高新技术。 1.2.21.2.2 超声检测误差来源超声检测误差来源 图 1-1 声波频率界限 2 本系统采用渡越时间法进行物位测量，通过不断检测超声波发射后遇到被测界面所
