基于at89c51單片機倒車防撞報警系統(tǒng)設(shè)計-文庫吧
2025-05-22 22:41 本頁面
【正文】 第3章 單片機超聲波測距系統(tǒng)構(gòu)想 超聲波測距系統(tǒng)總體方案 系統(tǒng)主要參數(shù)考慮 傳感器指向角 測距儀的工作頻率 聲速 發(fā)射脈沖寬度 測量盲區(qū)第4章 單片機倒車防撞報警系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計 發(fā)射接收電路方案設(shè)計 顯示報警單元方案設(shè)計 系統(tǒng)顯示電路設(shè)計 系統(tǒng)報警電路設(shè)計 系統(tǒng)報警電路設(shè)計 單片機復(fù)位電路 時鐘電路 穩(wěn)壓電源第5章 系統(tǒng)硬件及軟件實現(xiàn) AT89C51的簡介 AT89C51的主要性能參數(shù) AT89C51的結(jié)構(gòu) 4069芯片介紹 CX20106芯片介紹 探頭UCM介紹 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)顯示子程序和蜂鳴報警子程序 第6章 系統(tǒng)誤差分析及改進 誤差產(chǎn)生原因分析 溫度對超聲聲速的影響 回波檢測對時間測量的影響 超聲傳感器所加脈沖電壓對測量范圍和精度的影響 針對誤差產(chǎn)生原因的系統(tǒng)改進方案第7章 結(jié)束語第8章 致謝第9章 參考文獻第一章 緒論 超聲檢測發(fā)展綜述隨著改革開放，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，汽車擁有量在最近是一二十年里大幅增加，造成道路擁堵，交通事故頻發(fā)，給人們的生命和財產(chǎn)安全帶來了巨大損失。安全駕駛也以此成為大家關(guān)注的焦點，其中汽車防撞系統(tǒng)CAS（Collision Avoidance System）的設(shè)計和需求顯得非常重要和迫切。此倒車防撞報警系統(tǒng)主要是利用超聲波的特點和優(yōu)勢，將超聲波測距的原理和AT89C51單片機結(jié)合于一體，設(shè)計出一種基于單片機的倒車防撞報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用軟、硬件結(jié)合的方法，具有模塊化和多用化的特點。 論文的主要內(nèi)容 本設(shè)計的時間安排第2章超聲波介紹、 超聲波傳感器及其測距原理 超聲波是指頻率高于20KHz的機械波。為了以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波。而在收到回波的時候，則將超聲振動轉(zhuǎn)換成電信號。超聲波測距的原理一般采用渡越時間法TOF(time of flight)[2]。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離，即S=VT.人們能聽到聲音是由于物體振動產(chǎn)生的，它的頻率在20Hz20KHz范圍內(nèi)，而超聲波是指頻率高于20KHz的機械波。超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱和振蕩（縱波）。在工業(yè)中應(yīng)用主要采用縱向振蕩。超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。另外，它也有折射和反射現(xiàn)象，并且在傳播過程中有衰減。在空氣中傳播超聲波，其頻率較低，一般為幾十KHz，而在固體、液體中則頻率可用得較高。在空氣中衰減較快，而在液體及固體中傳播，衰減較小，傳播較遠。為了以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。常用的超聲波傳感器可以分為二大類,一是用電氣方式產(chǎn)生超聲波,如壓電式、磁致伸縮式超聲波發(fā)生器；二是用機械方式產(chǎn)生超聲波,有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。下面我們主要介紹壓電式超聲波傳感器[5]。壓電式超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉(zhuǎn)換成電信號[8]。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩個壓電晶片和一個共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波（圖 ）。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了，：超聲波傳感器的基本特性有頻率特性和指向特性，這里以課題中選用的傳感器特性為例子。 超聲波傳感器的升壓能級和靈敏度。其中，40KHz處為超聲發(fā)射傳感器的中心頻率，在40KHz處，超聲發(fā)射傳感器所產(chǎn)生的超聲機械波最強，也就是說在40KHz處所產(chǎn)生的超聲聲壓能級最高。而在40KHz兩側(cè)，聲壓能級迅速衰減。因此，超聲波發(fā)射傳感器一定要使用非常接近中心頻率40KHz的交流電壓來激勵。另外，超聲波接收傳感器的頻率特性與發(fā)射傳感器的頻率特性類似。曲線在40KHz處曲線最尖銳，輸出電信號的幅度最大，即在40KHz處接收靈敏度最高。因此，超聲波接收傳感器具有很好的頻率選擇特性。超聲接收傳感器的頻率特性曲線和輸出端外接電阻R也有很大關(guān)系，如果R很大，頻率特性是尖銳共振的，并目在這個共振頻率上靈敏度很高。如果R較小，頻率特性變得光滑而具有較寬得帶寬，同時靈敏度也隨之降低。并目最大靈敏度向稍低的頻率移動。因此，超聲接收傳感器應(yīng)與輸入阻抗高的前置放大器配合使用，才能有較高得接收靈敏度。考慮到實際工程測量要求,可以選用超聲波的頻率f = 40kHz ,波長λ = 0. 85cm。實際的超聲波傳感器中的壓電晶片是一個小圓片，可以把表而上每個點看成一個振蕩源，輻射出一個半球而波(子波)，這些子波沒有一指向性。但離開超聲傳感器得空間某一點的聲壓是這些子波迭加的結(jié)果(衍射)，卻有一指向性。 超聲波傳感器指向特性及結(jié)構(gòu)超聲傳感器的指向圖由一個主瓣和幾個副瓣構(gòu)成，其物理意義是0度時電壓最大，角度逐漸增大時，聲壓減小。超聲傳感器的指向角一般為40到80度，課題要求發(fā)射傳感器的指向角為60度。 超聲波傳感器的應(yīng)用 超聲在許多領(lǐng)域內(nèi)比可聽聲的用途更加廣泛，是基于以下凡個原因[7]:，超聲波的頻率越高，則方向性越強。、水下聲納系統(tǒng)、超聲測距系統(tǒng)中方向性是一個重要的考慮因素。，則波長越越短，波長可以小到與超聲傳播媒介材料尺寸相比更小的程度。在高分辨率探
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