基于PSOC超声测距系统设计.pdf

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1、浙江理工大学学报(自然科学版)，第33卷，第3期，2015年5月JournalofZh@angSci—TechUniversity(NaturalSciences)Vo1．33，No．3，May2015文章编号：1673—3851(2015)03—0365—04基于PSOC超声测距系统设计张水英。姚金慧(浙江理工大学信息学院，杭州310018)摘要：采用赛普拉斯PSOC(可编程片上系统)中的CY8C3866AX1-040作为微控制器设计了超声波测距系统。首先介绍超声波测距原理；然后阐述基于CY8C3866AXI-040超声测距

2、系统的硬件设计，着重介绍电源模块、超声波模块、温度补偿模块和显示模块的设计；接着介绍超声波测距系统的软件设计；最后进行测距实验并对实验结果加以分析。实验结果表明，在2．5~500cm的测量范围内，测距的相对误差均在0．2以内，测量精度较高。关键词：PS0C；超声波；测距；微控制器中图分类号：TF’271．1文献标志码：A法和渡越时间法。其中渡越时间法实现简单、成本0引言较低，同时可测距离范围较大。因此本文选用渡越超声波检测技术是一种典型的非接触检测方式。时间法。渡越时间法的原理为：检测出声波从发射随着超声波测距理论的成熟以及多

3、样化方案的产生，器开始经介质传播到被测物、经被测物反射回到接超声波测距可以通过采用不同的方案来满足不同测收器所经历的时间，这段时间称为渡越时间，与经过距的要求，主要有采用AT89C51单片机[1]、AT89C52的路程成正比。测距原理图如图1所示。单片机、STM32P103C8芯片[6]、MAXQ7667单片机_7J、C8051F320微控制器『8]、STC12C5206AD单片被机L9]等方案。本文采用赛普拉斯可编程片上系统测物(PSOC)中的CY8C3866【I-040作为主控芯片来设计与实现超声波测距系统。PSOC(pr

4、ograrrn'nablesystemonchip)作为一款新的嵌入式系统设计平台，它图1渡越时间法测距原理在原8051核和ARMCortex-M3核的基础上，还提供可由图1可得超声波传感器与被测物体之间的距离为：编程的数字和模拟阵列，既具有8位微控制器的处理a=一(1)能力，又具有组成多种可编程数字或模拟用户模块的能力l1。。。CY8C3866AX]-040是这2种技术的结合体，其中C为超声波传播速度。在实际超声波测距模块用户利用Cypress提供的PSoCDesigner开发环境，可中≈0，因此，以十~t；h-便地配置L1

5、l_ADC、PWM、CMP、P(、UART、ct(2)≈CSD等数十种常用的功能模块，这些模块可以片内相连，甚至可以分时复用，实现动态重构。与传统的2超声波测距系统硬件设计MCU相比，具有更强的灵活性和更高的性价比Ⅲ1引。超声波原理用c蒿慧超声波测距一般有三种方法：相位法、声波幅值块提供触发信号，并且检测回波信号。在触发信号收稿日期：2O14一O8一O5作者简介：张水英(1969一)，女，浙江绍兴人，副教授，硕士，主要从事电子信息工程方面的研究。第3期张水英等：基于PSOC超声测距系统设计3672．4显示模块在运行程序过程中，

6、若无法测试echo的状态，通过综合考虑体积大小、引脚多少、功耗高低以则默认为距离过远，设置一个非常大的值，程序中设及能否显示中文字符等性能，本文选择5110LCD显置为1024。示屏。LCD5110除了VCC、GND以及背景亮度以4测量分析与结果外，另有5个信号需与控制器相连，分别为Clk(串行时钟线)、Din(串行数据线)、DC(数据指令选择)、在室温下，用本系统测量不同位置的声波挡板CE(片选端口)、Rst(复位端口)。CY8C3866AXI一距离，每一位置连续测量5组数据，取平均值，所得040对LCD显示屏控制电路如图7

7、所示。结果如表1所示。咖翌LCD_RST表1超声波测距的数据及相关误差峭LCDCE实际距离／cm测量距离／cm绝对误差／cm相对误差／％翳娟LCD_DC￡：嘲LCDSCLK叠LCDSDIN图7LCD5110端El硬件配置图7中5个端口均配置为数字输出，驱动模式设置为StrongDrive，初始值设置为逻辑“0”。3超声波测距系统软件设计分析实验数据可知在2．5～500cm的'2贝4量范配置好硬件连接后，可运行图8所示程序，即可围内，测距的相对误差均在0．29／6以内，比文献E43获得所需距离。中的高精度微距超声波测距系统的1精

8、度要准确。5结论本文论述了基于CY8C3866AXI-040可编程片上系统的超声波测距系统。在介绍其工作原理的基础上，着重论述该系统的硬件电路设计及软件设计，并对该系统进行了距离实测试验，试验结果表明：在2．5~500cm范围内，其精度高于基于AT89C52单片机的高精度超声