3 係統硬件設計

 

3．1LPC2138微控製器簡介

 

LPC2138內嵌512 KB的高速Flash存儲器和32 KB的RAM
，具有豐富的外設資源：2個32位定時器(帶捕獲
、比較通道)，2個10位8路A／D轉換器，1個10位D／A轉換器，PWM通道，47路 GPIO
，9個邊沿或電平觸發的外部中斷，具有獨立電源和時鍾的RTC
，多個串行接口(UART
、I2C
、SPI
、SSP)。它內含向量中斷控製器，可配置中斷優先級和向量地址．片內Boot裝載程序可實現在係統應用編程(ISP／IAP)
，通過片內PLL可實現60 MHz的CPU操作頻率
，具有空閑和掉電2種低功耗模式，並可通過外部中斷喚醒，圖2為LPC2138的整體結構圖。

 

 

3．2 超聲波發射電路

 

超聲波發射電路是南超聲波發射器T和PWM產生的40 kHz頻率信號
、驅動(或激勵)電路等組成。該係統設計采用ARM中的PWM模塊產生高精度的40 kHz的頻率信號

，然後通過南74HC00等組成的驅動電路，最後將發射信號送到超聲波發射器T。對於放射探頭T
，選用發射頻率為40kHz的一種，該類型現在應用較普遍，電路也簡單，隻需給發射端40 kHz的脈衝
，發射探頭即不斷發送超聲波。具體硬件電路如圖3所示。

 

 

其中超聲波發射和接收采用φ15的超聲波換能器TCT40-10F1(T發射)和TCT40-10S1(R接收)，其中心頻率為40 kHz，安裝時應保持兩換能器中心軸線平行並相距4~8 cm。

 

若將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來
，則可提高抗幹擾能力。根據不同測量範圍要求
，可適當調整與接收換能器並聯的濾波電容器C4，以獲得合適的接收靈敏度和抗幹擾能力。

 

3．3 超聲波接收電路

 

超聲波接收電路由以MC3403為核心的三級濾波放大電路和二極管的倍壓穩流電路等組成。處理好的回波信號被送到ARM的A／D轉換模塊進行A／D采樣，從而觸發得到返回的時間。德州儀器公司的MC3403的具體引腳配置如圖4所示。超聲波接收電路如圖5所示。

 

 

 

5 測量結果

 

該係統經過反複調試後進行測試，測量範圍為0．1~4．5m，測量精度為1cm,測量誤差保持在4 cm以下，因此係統性能比較良好。其測試數據如表1所示。

 

 

6 結束語

 

基於ARM和μC／OS—II的超聲波測距係統利用LCD顯(xian)示(shi)，電(dian)路(lu)簡(jian)單(dan)

，顯(xian)示(shi)界(jie)麵(mian)友(you)好(hao)，通(tong)訊(xun)能(neng)力(li)強(qiang)，可(ke)擴(kuo)展(zhan)性(xing)好(hao)，具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)價(jia)值(zhi)。該(gai)係(xi)統(tong)可(ke)運(yun)用(yong)於(yu)機(ji)器(qi)人(ren)智(zhi)能(neng)行(xing)走(zou)和(he)導(dao)航(hang)，在(zai)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)行(xing)業(ye)也(ye)有(you)一(yi)定(ding)的(de)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)．可配合其他模塊實現多功能測量,同時在顯示輸入上可擴展觸摸屏功能。