雷达原理演示实验系统的设计

摘要

从第二次世界大战开始，雷达由于军事上的迫切需求登上历史舞台。经过几十年的发展，雷达技术及其性能日趋完善。测速、测距、测角是雷达最基本的功能。
　　本文根据雷达测距原理和测速原理，研制基于超声波脉冲的测距雷达和基于连续电磁波的测速雷达。本课题是从本科生教学实验出发，为本科生的雷达原理课研制一台配套的实验装置，对基本的雷达原理进行演示，增加学生学习时的感性认识，增强对雷达基本原理的把握和理解。
　　测距雷达系统的控制和信号处理的核心芯片是Motorola公司的DSP型16位单片机56F805，由它对超声波回波脉冲进行AD采样后，计算目标距离并在七段数码管上显示。测速雷达系统中信号处理的核心芯片是TI公司的超低功耗、高性能的16位定点DSP——TMS320VC5509A，由它对收发组件输出的多普勒回波进行采样，计算出目标运动速度后，送给辅助控制芯片——飞利浦公司生产的基于C51内核的增强型单片机P89V51，并且在液晶显示器上显示速度信息。
　　在系统的软件设计及调试工作中，采用了模块化设计思想，这样简化了调试的工作量，同时对程序的维护和升级也变得易于进行。
　　本课题完成了基于超声波脉冲的测距雷达的硬件设计、软件设计及系统调试并且完成了测速雷达的硬件调试。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 课题主要研究的内容

第2章 系统的相关原理

2.1 超声波及其性质

2.2 超声波传感器工作原理

2.3 系统测距原理

2.3.1 雷达数字式测距原理

2.3.2 距离门测距原理

2.4 系统测速原理

2.5 多普勒雷达分类

2.6 本章小结

第3章 系统硬件设计

3.1 系统核心芯片介绍

3.1.1 DSP56F805芯片介绍

3.1.2 TMS320VC5509A芯片介绍

3.2 系统组成及工作原理

3.2.1 超声波测距雷达系统组成

3.2.2 电磁波测速雷达系统组成

3.3 测距雷达系统详细介绍

3.3.1 发射单元

3.3.2 接收单元

3.3.3 模数转换单元

3.3.4 显示单元

3.3.5 下载和调试单元

3.3.6 测距系统实物图

3.4 测速雷达系统详细介绍

3.4.1 前端收发模块

3.4.2 辅助控制芯片P89V51

3.4.3 显示单元

3.4.4 DSP5509A通信接口设计

3.4.5 预留接口说明

3.4.6 测速系统实物图

3.5 本章小结

第4章 系统软件编程及系统调试

4.1 DSP的软件开发过程

4.2 系统软件设计

4.2.1 主程序流程

4.2.2 部分功能模块子程序

4.3 本章小结

第5章 实验结果与分析

5.1 实验结果

5.2 软件设计时的注意事项

5.2.1 PWM占空比问题

5.2.2 PWM软件控制输入输出的问题

5.2.3 ADC不工作的问题

5.2.4 选定功能键不能正常输入的问题

5.2.5 计算距离算法的改进

5.2.6 关于多目标测距的说明

5.3 电路设计制作时注意事项

5.3.1 PCB制版的实际工艺要求

5.3.2 PCB电路板检查原则

5.3.3 电路调试遇到的问题

结论

参考文献

附录1

附录2

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致谢