34位MCU超声相控阵引导系统的设计

简介to根据世界卫生组织发布的数据，目前世界上有超过3000万盲人，其中约18％是中国人。针对盲人的不便，本文介绍了一种基于超声相控阵的盲人避障系统。
本文综合了超声引导百叶窗的设计，采用了超声相控阵技术来检测障碍物。核心控制设备STM32是基于ST推出的CORTEX内核的32位MCU，具有丰富的外围设备和强大的数据处理能力。
通过控制外围电路，强大的信号处理能力，检测实际障碍物和判断环境。 1系统组成和原理本设计使用基于STMicroelectronics Co.，Ltd.推出的CORTEX内核的高性能32位MCU，并以STM32F103RBT6为核心硬件。
超声相控阵按照一定的规则，由多个超声探头组成，通过由芯片，探头和外围电路组成的信号传输和识别系统，完成了引导盲人和避开障碍物的功能。该系统的工作原理框图如图1所示。
系统使用超声相控阵以多个发射器和一个接收器的形式完成障碍物检测。具体方案如下：超声信号的工作频率为40kHz。
首先，STM32F103RBT6 MCU生成40 kHz的方波信号。在操作过程中，每个探头根据预定的延迟时间依次发送5个周期的方波信号。
根据不同的延迟时间，超声相控阵发送的信号可以实现在前方9个点聚焦的不同情况。这9个点分布在超声相控阵前面的左，中和右3个方向上，每个方向上，中和下3个点。
其中，左右，上下方向的偏转角设定为30°。焦点深度为1.5 m。
从发射到聚焦点返回信号所需的时间约为8.8 ms。因此，在发送信号之后，经过8 ms的延迟后，打开接收通道的开关以开始接收回波信号。
由于回声相对较弱，因此首先将信号放大并将其放大为单片机可以识别的信号。 A / D转换后，进行存储，然后进行相关的信号分析和处理工作，以实现相控阵扫描。
2超声相控阵介绍超声相控阵换能器由多个独立的压电晶片组成。根据某些规则和时间，电子系统控制并激励每个晶片单元以调整焦点的位置和焦点的方向。
。相控阵换能器的最大特点是可以灵活，方便，有效地控制声束形状和声压分布。
其声束角度，焦点位置，焦点大小和位置可以在一定范围内连续动态地调节。不需要声透镜就可以聚焦声束，从而可以灵活有效地控制声束，实现区域扫描检测。
相控阵技术可以实现理想的声束聚焦。相同幅度的电压用于驱动聚焦区域的每个元素。
实际的声场强度比传统的超声技术大得多。在分辨率，信噪比和障碍物检测率方面，它具有明显的优势。

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