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超声波测量广泛应用于石油、化工、气象等部门。随着工业的发展,计算机、微电子、传感器等高新技术的应用和发展,实现无接触、智能化测量是超声波测量目前的发展方向。本课题研究了超声波测距系统的工作原理和特性,并进行了实验测量系统的设计和开发。本课题在以下几个方面提出了创新:
(1)设计出基于MSP430单片机的一体化超声波测距系统,此测量系统结构简单,体积小,解决了以往体积较大,安装不便的问题。
(2)从系统的每个部分考虑功耗,设计出低功耗的超声波测距系统,实现了4~20mA的电流输出,大大降低了系统的功耗。
(3)实现超声波测距模块与ZigBee无线传输模块的结合,低功耗条件下实现了数据的远距离无线传输。
超声波测距系统特点:
①以MSP430单片机为核心,利用了MSP430系列单片机的低功耗、高速处理数据等特性。单片机发射脉冲驱动探头,并将回波信号送回单片机进行数据的高速采集,然后运用寻峰算法得到精确测量结果。
②结合“低噪声自适应能量球”理论,设计出超声波测距系统的硬件电路。采用了温度补偿电路减小温度对测量的影响。
③在超声波测距系统回波信号寻峰算法基础上采用了时间补偿的方法,以提高对时间t的测量精度,最终达到提高测距精度的目的。实验结果表明,本超声波测距仪具有较高的测量精度。