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STM32单片机超声波测距系统的设计与实现+源程序(11)
系统抗干扰措施必须从硬件和软件两方面着手。为了抑制外部干扰接收前置放大级采用专用的滤波芯片,有效抑制40KHz以外的频率。电路元器件要选用低噪声器件,采取合理的布局,良好的印刷板电路走线,并注意进行屏蔽。
4.2 硬件电路结构说明
本文设计的超声波测距系统框图见图4-1。超声波测距系统主要有五个部分:发射部分,接收部分,测温部分,CPU模块、显示模块。发射部分用来产生40Khz的超声波,接收部分用来检测回波信号,以便计时。测温部分采用了DSl8820测量环境温度,用以温度补偿修正超声波速度。显示模块采用ILI9325 2.4寸彩色LCD显示测距结果,下面就每个部分做出具体说明。
4.2.1 发射部分
发射部分用单片机控制产生40KHz的方波,然后加以驱动。
4.2.2 接收部分
图4-1超声测距系统框图
超声波回波经超声波接收传感器,电容隔直滤波,一级放大,二级增益可调放大后进入比较器LMV331,这样在比较器的输出端将得到40KHz的方波进入单片机以产生中断用于计时。~级放大倍数为23左右,二级放大倍数范围大约为5—l175。
4.2.3 温度检测部分
温度部分测量温度,对温度进行补偿,来减小温度变化对测量距离精度的影响。
4.2.4 主控单片机
主控单片机是超声波测距的核心模块,主要完成对传输过来的信号的处理计算,结果的显示等。
4.3 主要器件选择及简介
元器件的选择是超声测距设计过程中的一个重要因素,合理地选择元器件可使电路设计更加简洁,仪表性能更好,硬件开发成本更低。在本次论文设计中,主要用到的器件有温度传感器DSl8B20、可调电阻X9313W、STM32微处理器等。
4.3.1 温度传感器DS18B20
声波在空气中传播时,空气的温度、大气压力、湿度等影响超声波的声速,其中空气的温度对超声波声速影响最大。所以,为了减小误差,避免因环境温度而带来的偏差,必须对环境温度进行检测,并通过计算消除环境温度所引起的偏差。测量环境温度时,直接以“一线总线”的数字方式传输,可以大大提高系统的抗干扰性。为此,在本实验中,我们采用了DSl8B20温度传感器芯片检测环境温度。
DSl8B20是美国DALLAS半导体公司生产的可组网单线数字温度传感器,在其内部使用了在板(ON—BOARD)专利技术,可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。具有结构简单、体积小、功耗小、抗干扰能力强、使用简单等优点。它的ROM中存有其芯片的唯一标识码,即任意两个DSl8B20的标识码是不同的。与其它温度传感器相比,DSl8B20具有以下特性:
(1) 独特的单线接口方式,在与微处理器连接时仅需要一条口线即可以实现微处理器与DSl820的双向通讯。
(2) 在使用中不需要任何外围元件。
(3) 测温范围:-55 ~+125 ,固有测温分辨率0.5 (最高可达0.0l )。
(4) 转换温度时间小于lS。
(5) 测量结果以9位数字量方式串行传送。
DSl8B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DSl8B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是:开始8位(28H)是产品类型标号,接着的48位是该DSl8B20自身的序列号,最后8位是前面56位的循环冗余校验码
(CRC= )。
DSl8B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节,前两个字节是测得的温度信息,第一个字节的内容是温度的低八位,第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TI的易失性拷贝,第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝,这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第吹冰、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。
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