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超声波定位系统的设计

张婷  
【摘要】:本文主要阐述了一种以超声波测距技术为基础的超声波定位系统。随着超声波测距精度的不断提高,超声波定位系统的发展也日趋成熟,该系统具有成本低廉、构造简单、易于实现、技术成熟等优点。本文通过了解超声波定位系统的背景、发展现状、研究意义以及应用领域,详尽地介绍了超声波以及超声波传感器的主要性能指标,并最终选择了压电式的超声波传感器。侧重分析了系统的整体设计思路,硬件部分主要介绍了超声波发射模块、超声波接收模块和超声波控制模块,以及集成在超声波控制模块上的RFM12B无线通讯模块和DS18B20温度测量模块,用来实现对超声波定位系统的测量误差进行补偿和修正。软件部分论证了超声波定位算法,并将超声波定位系统各模块的流程图分别作了分析,包括超声波发射端控制程序流程、超声波接收端控制程序流程、PC上位机主程序流程、DS18B20测温程序流程,根据清晰的各模块流程图来引导编程。 本文还就实验数据进行了详尽的分析,对超声波定位系统中有可能产生的测量误差和测量误差产生的原因做了深入探讨,并根据这些误差来源,在软硬件方面对系统作了降低误差的方法尝试。通过实验结果部分数据分析以及Matlab仿真,证实系统最终获得了良好的误差修正,实现了超声波定位系统的高灵敏度和高精度。


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