FPGA在摊铺机自动调平系统中的应用.pdfVIP

毕虹等：FPGA在摊铺机 自动调平系统中的应用 FPGA在摊铺机 自动调平系统 中的应用 TheUltrasonicMeasuring TechniqueBasedonFPGA 毕 虹 智丙辉 (太原科技大学，山西 太原03(Kr24) 摘 要：本文利用现场可编程门阵列(FPGA)设计 了一种摊铺机采用的超声波测距系统，该测距系统 由六路超声波换能器构成，利用 FI：~A来完成时间 的测量，由单片机AT89C51完成信号的启动以及数据的处理，能够克服环境温度及其它因素的影响，大大提高了系统的检测精度和灵活性，而且系统 的集成度高，便于进行系统功能升级。 关键词：FPGA；单片机；超声波；测距 1 引言 本摊铺机采用的超声波测距系统 由单片机、FPGA 近年来，我国经济快速发展，高等级公路建设进入了 (现场可编程 门阵列)、6对收发同体的超声波换能器、功 迅猛发展时期，交通设施的投入也急剧增大，因而提高了 放电路、回波高增益放大 电路、带通滤波 电路、比较整形 对高等级公路建设的质量要求。路面平整度是评价高等 电路以及与主控制器的通讯接 口电路组成，系统构成框 级公路施工质量的重要指标，平整度较差的公路会导致 图如图1。该测距系统 由六路超声波换能器构成，其 中 车辆振动，严重影响行车的舒适性，增大车辆的运营开 五路用于检测距离，第六路进行温度补偿 。检测距离的 支 ，并且加速路面结构破坏。摊铺机调平系统性能的好 五路超声波换能器等 问距地分别安装在测距仪的固定板 坏直接影响路面平整度。沥青混凝土摊铺机在路面摊铺 上，安装中必须保证各探头始终与地面垂直，因为超声波 作业时，仅仅依靠摊铺机浮动式熨平板 自身的找平能力 换能器收发同体，其波束角较小，近乎垂直发射、垂直接 已远远不能满足现代施工的要求，因此，沥青摊铺机 自动 收，能够有效保证各个探头检测到水平地面的垂直测量 调平系统的开发研究具有重要的工程应用价值。 高度。第六路超声波换能器安装在测距仪的左侧，在测 从 20世纪9o年代起，非接触式 自动调平系统逐渐 距仪的右侧相应位置安装一块标准档板，用于进行温度 出现，大大提高了摊铺机的质量和经济效益。超声波非 补偿，能够较准确的测量当时环境下的声速。 接触式平衡梁应用超声波的方 向性、反射性等特性原理 进行检测，克服了接触式调平基准的不足，由于超声波具 DA 功丰艘太 卜发射照尊璺I——————] ~1．KA 有频率高、波长短、指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较 ， ．‘． ★1．{ J_l 远、不受电磁干扰、回波表现稳定，测量精度高等优点，而 ； i 且，多个超声波传感器之间及其与 CPU之间传递的均为 功丰教太 ——’I 发射传媾器 6 ——— 一 数字信号，使得信号传输过程方便可靠，大大提高了系统 cL 瓣 ．． ． 嘶丽i—i 的抗干扰能力，明显改善了调平系统的综合性能。 FPGA是新型的高性能的可编程逻辑器件 ，其集成度 图 1 系统构成框 图 很高，内部有丰富的寄存器资源和布线资源 ，适用于高 2．2 系统工