基于dsp的多超声测距数据采集处理系统

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1、基于DSP的多超声测距数据采集处理系统

2、第1内容显示中lun/s。在不要求测距精度很高的情况下，一般可以认为c为常数。渡越时间法主要是测量超声发射到超声返回的时间间隔t，即"渡越时间"，然后根据式(1)计算距离。2系统硬件设计在距地面高度为45cm、相隔为22.5°的同一环上均匀分布着16个Polaroid生产的超声传感器，其编号为1#~16#(逆时针安排)，超声传感器波束角为30°，超声传感器的最小作用距离为0.45m。超声数据采集板主要有两大模块：一是16路超声传感器的超声波发射和回波的接收模块二是与上位机(机器人中央控制器)的CAN总线通讯模块。其硬件结构见图1。500)t

3、his.style.ouseg(this)">TMS320LF2407A向I/O端口发出控制信号，启动内部定时器进行计时。此控制信号经功率放大后作为超声传感驱动电路的启动信号(INIT)，超声传感器产生的、遇到障碍物时返回的高频振荡信号经放大(为弥补传播过程中信号的衰减)使超声传感驱动电路的ECHO端产生高电平脉冲。ECHO电平变化经过门电路后引起TMS320LF2407A外部中断，在中断程序内获取定时器的计数值，根据式(1)计算距离；否则，认为传感器前方探测范围内无障碍物。因为超声传感器之间的安装位置相差22.5°，而超声传感器的波束角为30°，如果超声波同时发射，必然会有干扰。

4、如果采用轮循方式，即一个接一个地发射超声波，虽然可以消除串扰回波的影响，但是16个超声传感器轮循一次周期较长，降低了采集频率。为了在不降低采集频率的同时消除超声的相互干扰，本系统将16个超声传感器分成A(1#、3#、5#、7#、9#、11#、13#、15#)和B(2#、4#、6#、8#、10#、12#、14#、16#)两组，因为同一组内的两个超声传感器安装位置相差45°，通过计算可以知道，这种情况下超声传感器同时工作不会产生干扰，因而每一组里的超声传感器同时工作，组与组之间则采用轮循方式工作。这样既可以达到很高的采集频率，同时也满足了系统的实时性要求。每组8个超声传感器的ECHO端

5、分别连接到一门电路，然后通过门电路连接DSP的XINT1和XINT2端。XINT1/2引脚电平发生跳变时会产生外部中断，通过I/O口可以知道是哪个或哪几个传感器引起中断。TMS320LF2407A内部集成了CAN控制器，通过它可以方便地构成CAN控制局域网络。TMS320LF2407A的CANTX和CANRX接口与CAN收发器SN65HVD230相连，通过SN65HVD230连接CAN总线。SN65HVD230是TI公司生产的专门针对240X系列DSP内CAN控制器与物理总线的接口。它的供电电压和TMS320LF2407A一样，仅为3.3V。由于CAN总线的数据通信具有突出的可*性

6、、实时性和灵活性，最高传输速率可达到1Mbps。超声采集板的数据能够快速、可*地传给中央控制器。3软件设计系统软件主要由两部分构成，即超声数据采集与处理模块、CAN总线通讯模块。3.1多路超声传感器数据采集模块超声传感器被分为两组，两组循环交替工作。软件设计上采用两个定时器依次工作，分别对两组传感器进行计时。选择定时器的周期比超声传感器探测最大距离所需的渡越时间稍长。在每个定时器周期开始时，触发一组超声传感器同时开始工作。在定时器周期内，每个回波返回，都会触发一次外部中断(XINT1或XINT2中断)，在外部中断处理程序内，将超声波返回时间进行纪录，并将相应的超声传感器关闭。外部中

7、断处理程序非常简短，本系统只用了不到20条指令，并且TMS320LF2407A指令执行速度很快，因而即使因进入外部中断处理程序而延误了对后来回波的处理，但这种延误的时间根据计算不大于0.5μs，由此引入的距离误差根据(1)式计算小于83.5×10-6m。可见误差非常小，可以忽略不计。当定时器中断时，对于距离大于最大超声探测范围的，没有相应的时间记录，给它们加上超出测距范围的标志。其它的时间数据都有记录，根据(1)式计算距离，然后启动下一个定时器工作，并触发下一组超声传感器。本文的超声传感器的最大探测距离为3.5m，因而超声波探测的最长时间为20.58ms。所以每个定时器的周期选为2

8、0.6ms。图2只画出了一组超声传感器的处理框图，另一组与此相同，不再赘述。500)this.style.ouseg(this)">由于受环境温度、湿度的影响，超声传感器的测量值与实际值总有一些误差，表列出了本超声测距系统测量值与对应的实际值。采用最小二乘法[8]对表1的数据进行拟合，结果为：y=0.9986x+0.2111500)this.style.ouseg(this)">式中，x为测量值，y为实际值。3.2基于CAN总线的数据通信超声数据采集板发送测距数据以中