基于ARM11的长距离高精度超声波测距仪

唐慧强,徐昊德,刘 佳

(南京信息工程大学信息与控制学院，江苏南京 210044)



基于ARM11的长距离高精度超声波测距仪

唐慧强,徐昊德,刘 佳

(南京信息工程大学信息与控制学院，江苏南京 210044)

设计了一种基于S3C6410的高精度超声波测距仪。给出了一种高精度测距的方法，通过将回波信号数字化处理来求取接收波形的起始位置。设计了信号发射电路、接收信号放大滤波电路、A/D转换电路及ARM系统的检测电路。利用MATLAB仿真，并用C语言实际编程，基于WinCE6.0操作系统设计了模数转换等底层驱动和应用软件系统。实验表明测距仪一致性较好，不一致性约为0.19 mm。

超声波；测距仪；嵌入式；WinCE6.0；MATLAB；流接口驱动

0 引言

超声波测距以其可靠性高、性价比高等优点被广泛应用于工业生产、智能小车，智能机器人、汽车倒车雷达等的检测中。目前长距离时差法超声波测距的方法大多采用包络或阈值检测[1]，测量精度一般；也有采用小波分析方法的，其处理复杂，不易实用化[2]。本设计充分利用S3C6410处理器的快速运算处理能力，采用数字化方案，以取得高精度。

1 超声波测距原理

系统的原理如图1所示，通过测算出超声波发射到接收反射信号的时间t以及在空气中的传播速度c来测量距离。当超声波探头到反射物的距离d远大于超声波探头之间的距离时，超声波传播距离L近似等于2d。则所测距离d如式(1)所示：

(1)

图1 系统原理框图

超声波在空气中的传播速度与环境温度T有关，可表示为式(2)：

(2)

式中：c为超声波在空气中传播速度，m/s；……