论文研究-基于CPLD的超声波测距仪 .pdf

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基于CPLD的超声波测距仪,张卓敏,,超声波测距是一种具有发展前景的、成熟的、无损、非接触测量方法之一。利用CPLD对时序有强大的控制能力的特点,设计一种基于CPLD超�
国科花论又在线 该设计模块有一个时钟信号输入端,用于输入时钟信号。是芯片使能信号,低电平 有效。是清零端,当为低电平时,如果是低电平,那么在下一个时钟信号的 上升沿输出被清零。信号是置数端,如果为低电平,为高电平,这时如果 是低电平,当下一个时钟信号上升沿来临时,预置数被置入计数器。 是 位并行置数端, 是位并行输出端。是进位信号,当计数器满 时产生进位信号,即当 端的值全部为时,为高电平 加减计数器的设计 根据计数器的设计原理,在控制逻辑中加入加减计数选择端,即可设计出位加减计 数器。设定信号为选择端,为时是加法计数,为时是减法计数。 寄存器的设计 資饣器电路是数字逻辑电路的基础模块,用于寄存组二值代码,被广泛的用于各类数 字系统和数字计算机中。寄存器分为通用寄存器和移位寄存器,其中移位寄存器里包括串入 申出位移寄存器、串入并出寄存器、循环移位寄存器、双向移位寄存器以及申并入串出移 位寄存器。此次系统用到的是通用寄存器,设计如下 国科花论又在线 设计仿真 整个芯片功能是将全局时钟信号产生的脉冲传送至超声波发射电路模块,当超声波传感 器发生超声波的同时,全局时钟信号驱动同步计数器工作,计数的频率和超声波的频率相同, 当超声波接收电路接受到测量信号的冋波时,超声波接收电路产生一个鉴相信号传送给相位 寄存器,此时相位寄存器将同步计数器所计的总数锁存,演算出测量的脉冲数,同时,当测 量的水位变高或变低时,加减计数器工作,将对原测量的脉冲数或加或减,得到当先水位的 测量值,然后通过最终的三态锁存器输出最终的数据。 木系统的片在 Ⅱ中编译,得到系统 的仿真效果图如卜图所示: 少阳和如阳 for Whoa C普1自 一·其即物0上a0 sheIr n P世 图仿真效果图 自动补偿电路与显示电路的设计 般超声波的传播速度在各个介质中都不同,在固体中传播速度最快,液体次之,在气 体中的传播速度最慢,而且在空气中受温度的影响最大。为了提高测量精度,计算时必须根 据温度进行声速修正,因此系统需要设计温度矫正电路 国科花论又在线 上式可以计算任意不同温度下声波的传播速度,本系统采用温度传感器进行声波 传播速度的补偿。 显示电路的目的是通过温度补偿后将精确地测量距离显示出来。木系统采用 图形点阵液晶显示模块米完成该电路的设计。显示电路的单片机选用 该单片机与 模块的接线图如下图所示: 21 tAl —mn PaHl/I1) Ts_-P3Am 图显示电路接线图 系统测试结果 本系统采用 公司的 实现。采用自制的板对系统的距离测 量进行验证。实验环境:室内;室温:℃:相对湿度:%;距离单位:。根据距离 不同记录下了次实验结果。每次实验测量数据组此处省略取平均值,结果如下表 所示。 表测距结果比较 序号 实际正离 测量距离 数据结果表明,在每次实验的组数据中每次实验中本系统测量数据绝对误差较小, 接近于真值 总结 此次基于 的超声波测距仪设计技术方法简单,使用、安装、维护方便,工作可靠, 生产成本低,应用范围广泛,并且具有测量精度高,环境适应性强等特点 参考文献 刘欲晓,方强技术与 电路开发应用实践电子工业出版社 徐志军,王金明技心与 设计电子工业出版社 国科花论又在线 吴继华,王斌 殳计人民邮电出版社 作者简介: 张卓敏,男,年生,硕士在读。主要研究方向:故障诊断理论与应用 邮箱:

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