基于μC/OS-Ⅱ的高精度超声波测距系统设计

2011-09-20 12:54:40来源: 互联网

1 引言
    超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而用于距离测量。利用超声波检测往往较迅速、方便、计算简单、易于实时控制,且测量精度能达到工业实用要求,因此在移动机器人的研制中得到广泛应用。移动机器人要在未知和不确定环境下运行,必须具备自动导航和避障功能。超声波传感器以其信息处理简单、速度快和价格低的特点广泛用作移动机器人的测距传感器,实现避障、定位、环境建模和导航等功能。

2 系统总体设计方案
2.1 超声波测距原理
2.1.1 超声波发生器
    超声波为直线传播方式,频率高,反射能力强。空气中其传播速度为340 m/s,容易控制,受环境影响小。因此采用超生波传感器作为距离探测的“眼睛”,可用于测距领域的超声波频率为20~400 kHz的频段,空气介质中常用为40 kHz。
2.1.2 压电式超声波发生器原理
    压电式超声波发生器实际上利用压电晶体的谐振工作。超声波发生器内部结构有2个压电晶片和1个共振板。当它的两电极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将发生共振,并带动共振板振动,产生超声波。反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波时,将压迫压电品片振动,将机械能转换为电信号,这时就成为超声波接收器。
2.1.3 超声波测距原理
    超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在空气中传播,碰到障碍物就立即返回。超声波接收器收到反射波立即停止计时,超声波在空气中的传播速度为340 m/s。系统中,超声波测距采用检测超声波往返时间的方法。由于时间长度与声音通过的距离成正比,当超声波发射极发出一个短暂的脉冲波时,计时开始;当超声波接收端接收到第1个返回波脉冲后,计时立即停止。根据计时器记录的时间t,可计算发射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2。这就是所谓的时间差测距法。

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关键字:μCOS-Ⅱ  超声波测距

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0920/article_3490.html
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