基于MSP430F149超声波测距仪及研究.doc

基于MSP430F149的超声波测距仪的研究基于MSP430F149的超声波测距仪的研究超声波测距的方法有多种,如相位检测法、声波幅值检测法和往返时间检测法等。相位检测法虽然精度高,但检测范围有限;声波幅值法易受反射波的影响。在超声检测技术,特别是超声测量技术中使用最广泛的是超声脉冲反射法,通过测量超声波经反射放大后到达接收端的时间与发射时间之差,实现距离测量,称为TOF(TimeofFlight)方法,也叫飞渡时间方法。飞渡时间法实现简单,被广泛的应用于声学测距系统。它的原理是:超声波发射器发出单个或一组超声波脉冲,在发射时刻同时计时器开始计时,超声波在空气中传播,途中遇到被测目标,经过反射到达超声波接收端,此时停止计时器计时,得到的时间t就是超声波在发射器和被测目标之间来回传播的时间。,,从而产生频率为40kHz的超声波并发射出去。。由单片机的40kHz的ACLK来驱动NPN型三极管S9013,这样就能在CD4049的输入引脚上加上幅值为12V,频率为40kHz的方波信号,经过二进制非门CD4049桥电路移相整合后,其频率不变,但是压差扩大一倍,这增大了超声波发射探头发出的超声波的幅值,从而提高了超声波的传输距离,增大了超声波测距系统的量程。两个门并联连接以便每一侧能够为发射探头提供足够的驱动电流。在超声波发射探头的输入引脚上串联两个电容的作用是滤除驱动信号中的直流分量。,而CD4049的工作电压是12V,MSP430与输出驱动器之间的逻辑电平不匹配,三极管Q4就实现了这两种电平之间的转换。,。其中放大电路是放大倍数较高的两级运算放大,放大倍数可以在10~200之间调节,其作用是将从目标处反射回来的微弱信号进行放大,以便能越过阀值触发比较器A。反接的二极管构成限幅电路,以保护单片机的输入引脚。运算放大器选用TI公司的TL072,它具有高增益带宽并在40kHz时提供充分的高增益。R9、,R23采用可调电阻,这一级的放大倍数值在l~50之间,可以根据输入信号的强弱程度来调节其大小,放大器的同相输入端直接接地。运算放大器的输出端连接到比较器A的CA0(。比较器A的参考电压由软件设定为单片机内部提供的O.。当接收到的回波信号电压高于参考电压时,即触发比较器A,产生捕获,捕获到计数器中的计数值,根据这个数值,即可计算出从发射到接收到回波所用的时间,这就完成了一次测量。二MCS系统及接口及处理电路在超声波测距系统中,选用TI公司的MSP430F149单片机作为系统的控制核心叫,它是一种超低功耗的混合信号控制器。具有16位RISC结构,CPU中有16个寄存器和常数发生器,这使得它能达到最高的代码效率;它具有灵活的时钟源,可以达到最低的功率消耗。MSP430F149的主要性能特点如下:1、超低功耗;2、5种节电模式;3、从等待方式唤醒时间:6us;4、1