【正文】 選端，與上面的 U5 元件 74HC573 的數(shù)據(jù)輸出端的低 6位相連， U5 的數(shù)據(jù)輸入端也連接到單片機(jī)的 P0 口。有了超聲波發(fā)射與接收的硬件電路，為后續(xù)單片機(jī)控制軟件編程打下了基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)的超聲波雷達(dá)測速系統(tǒng)同時(shí)具有時(shí)差法以及多普勒測速功，對單片機(jī)進(jìn)行初始化之后，調(diào)用發(fā)射子程序產(chǎn)生產(chǎn)生兩個(gè)周期 40KHZ的方波發(fā)射出去，同時(shí)定時(shí)器 0開始計(jì)時(shí)，當(dāng)超聲波信號碰到物體反射回來后，當(dāng)接收器收到回波信號時(shí)定時(shí)器 0停止工作，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 1，當(dāng)下一個(gè)上升沿到來時(shí)，定時(shí)器 1停止計(jì)時(shí)進(jìn)入外部中斷，同理再發(fā)射一次超聲波信號，利用定時(shí)器 0的時(shí)間記錄得到兩次物體與發(fā)射探頭的距離進(jìn)而求出物體運(yùn)動(dòng)速度，而利用定時(shí)器 1的時(shí)間記錄則可以得出回波信號的頻率，進(jìn)而利用多普勒原理求出物體速度。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)高電平產(chǎn)生并發(fā)送出去后定時(shí)器 0開始計(jì)時(shí)。得到定時(shí)器數(shù)據(jù)后，分別利用時(shí)差法計(jì)算公式以及多普勒計(jì) 算公式對速度進(jìn)行計(jì)算。 當(dāng)系統(tǒng)判斷測速數(shù)據(jù)有效時(shí)，需要對測量出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，本次設(shè)計(jì)是針對 速度在 10m/s以下運(yùn)動(dòng)物體速度測量，顯示保留兩位小數(shù)，即利用 3位顯示。 對于時(shí)差法測速，在測速過程中物體的運(yùn)動(dòng)位移是一定的，但在時(shí)差上在程序中未能考慮到各部分電路的傳輸速度，導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)誤差，實(shí)際測速中應(yīng)在回波接收完之后才發(fā)射第二次 ,但在程序計(jì)算中，是默認(rèn)在第一次回波后直接發(fā)射第二次，所以由此造成對速度的計(jì)算中少加了 50us的時(shí) 間，這個(gè)時(shí)間對時(shí)差法測速測速的誤差影響不足 ,40KHZ 的方波其波長為 25us，根據(jù)超聲波雷達(dá)測速系統(tǒng)的要求，當(dāng)測量距離在 10m 以下時(shí)，設(shè)此時(shí)的聲速為 340m/s，則對于時(shí)差法的兩次發(fā)射與接收所耗時(shí)間可以控制在 以內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)測量周期不超過 的設(shè)計(jì)要求。通過對超聲波接收回波的觀察分析 , 發(fā)現(xiàn)接收回波經(jīng)包絡(luò)檢波后 , 其包絡(luò)線前沿為按指數(shù)規(guī)律上升的曲線 , 大約在第九個(gè)波到包絡(luò)線的峰頂 , 第三個(gè)波近似為峰頂?shù)?75%。用固定閾值的單比較器檢測回波 , 由于聲波在傳輸過程中存在吸收衰減和擴(kuò)散損失 , 聲強(qiáng)隨目標(biāo)距離增大 , 而呈指數(shù)規(guī)律衰減 , 在量程范圍內(nèi) , 最近目標(biāo)和最遠(yuǎn)目標(biāo)的回波幅度相差較大 , 可能導(dǎo)致越過門檻的時(shí)刻前后移動(dòng) , 從而影響計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性。由前文可知超聲波的傳播速度與介質(zhì)密度和彈性特性有關(guān) [21]。氣體中聲速受溫度的影響最大。 (1)聲速受溫度的影響 工程上常用的由氣溫估算聲速的公式如下： C=C0 273/1 T? （ ） 式中 C。因此提高超聲波測量精度的重中之重就是獲得準(zhǔn)確的聲速。 盲區(qū) 在測 速 時(shí) , 傳感器用一段時(shí)間發(fā)射一串超聲波來作為測量的載體 , 因此只有待發(fā)送結(jié)束后才能啟動(dòng)接收 , 設(shè)發(fā)送波束的時(shí)間為 t , 則在 t 時(shí)間內(nèi)從物體反射回的信號就無法捕捉。 過寬的脈 沖寬度會(huì)增加測量盲區(qū)，所以發(fā)射脈沖不能太寬，以保證測量正常進(jìn)行。再者對于系統(tǒng)進(jìn)行誤差分析是為以后的系統(tǒng)開發(fā)養(yǎng)成良好的習(xí)慣，無論任何系統(tǒng)必須要包括對誤差的來源分析，只有這樣搭建的系統(tǒng)才是完整的系統(tǒng)。 4 設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的在同一套系統(tǒng)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)差法以及多普勒測速的要求。 28 致謝 本 次設(shè)計(jì) 是在導(dǎo)師 xxx 老師 的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的。在此謹(jǐn)致以我最誠摯的敬意和由衷的感謝！ 此外，在 半年的畢設(shè)學(xué)習(xí) 中， 同組 的 同學(xué) 們 也 給予了我 許多 幫助和鼓勵(lì)， 同時(shí)要 感謝 我的班里同學(xué)以及舍友等 ，從 電路設(shè)計(jì)到軟件編程以及最后的論文撰寫 都得到了 他們 的 幫助！ 在此，也向你們表示感謝！ 最后，衷心感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位 老師 ！ 29 參考文獻(xiàn) 【 1】戴永江 .激光雷達(dá)原理 .國防工業(yè)出版社 2020 【 2】路斌 .多普勒測速系統(tǒng)及收發(fā)干擾問題分析 .科協(xié)論壇 .2020年第 4期（下） 【 3】 張大彪、王艷菊 .微波測速、測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 儀表技術(shù)與傳感器 .2020 【 4】 Jack Blitz． Ultrasonics methods and applications[J】． 1963 【 5】 廖一，崔慧海，曾迎生，唐璐．基于彎曲振動(dòng)超聲換能器的遠(yuǎn)距 離測量 [J]．機(jī)器人技術(shù)， 2020，（ 102） ． 【 6】超聲波探傷編寫組．基于超盧波的輕軌在役錨同螺桿檢測研究．北京：機(jī)械 1：業(yè)出版社， 1980 【 7】《超盧波探傷技術(shù)及探傷儀》編寫組．超盧波探傷技術(shù)及探傷儀【 M】．北京：國防工業(yè)出版社， 1977 【 8】吳瓊，汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的研究， 南京林業(yè)大學(xué)， 2020 【 9】 H sbit SquareWave=P2^5。 sbit wela=P2^7 。i0。 } void display1(uchar bai,uchar shi,uchar ge) 32 { dula=1。 wela=1。 dula=1。 wela=1。 dula=1。 wela=1。 } 33 void display2(uchar bai,uchar shi,uchar ge) { dula=1。 wela=1。 dula=1。 wela=1。 dula=1。 wela=1。 } void BanZhouQi() { _nop_ ()。 _nop_ ()。 _nop_ ()。 } void FangBo() { SquareWave=1。 SquareWave=1。 //定時(shí)器 0,1 為工 作方式 2，即 8位自動(dòng)重裝 IT0=1。 TH1=11。 EX1=1。 ZhongDuan_Init()。 if(Key_Stop==0) { flag0=2。 flag1=1。 FangBo()。 num=0。 if(d40) { speed2=340*((d40)/(d+40))。 } 38 a=speed1*100/100。 a=speed2*100/100。 } } void Timer0() interrupt 1 { num++。 } void Int1() interrupt 2 39 { flag2++。 } } 。 else { TR1=0。 } void Int0() interrupt 0 { TR0=0。 c=speed2*100%10。 c=speed1*100%10。 } if(flag2==2) { flag2=0。 else speed1=(340*(num2num1))/(num1+num2)。 37 flag1=1。 num=0。 FangBo()。 if(Key_Start==0) { flag0=1。 ET1=1。 EA=1。 //外部中斷 1為下降沿觸發(fā) TH0=11。 SquareWave=0。 SquareWave=0。 _nop_ ()。 _nop_ ()。 _nop_ ()。 wela=0。 dula=0。 wela=0。 dula=0。 wela=0。 dula=0。 wela=0。 dula=0。 wela=0。 dula=0。 wela=0。 dula=0。j0。 float speed1,speed2； void delayms(uint xms) { uint i,j。 sbit Key_Stop=P3^7。 IvEigorib． Highly sensitive motion detection with a bined microwaveultrasonic sensor． Sensors and Actuators， 1998 【 10】 WU Chia— Ju and Tsai ChingChih． Localization of an autonomous mobile robot based on ultrasonic sensory information[J]． Journal of Intelligent and Robotic Systems： Theory andApplications， 2020 【 11】 Aalen， Germany． Sensors for distance Measurement and Their Applications in Automobiles [J]． University for Applied Sciences 【 12】松井邦彥．傳感器實(shí)用電路設(shè)計(jì)與制作【 M】．北京：科學(xué)出版社， 2020 【 13】何希才．傳感器及其應(yīng)用實(shí)例 [M】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 【 14】余仕成 ,劉培姣 ,胡亞聯(lián) 關(guān)于多普勒效應(yīng)的進(jìn)一步討論 孝感學(xué)院學(xué)報(bào) 第 29卷第六期 2020年 11月 【 15】陳國強(qiáng)，鄧明長 基于多普勒效應(yīng)的超聲波安防系統(tǒng) 韶關(guān)學(xué) 院學(xué)報(bào)我在 畢設(shè) 中的每一點(diǎn)進(jìn)步，都離不開導(dǎo)師的關(guān)心和幫助。具體如下： 文章僅針對 超聲波測速系統(tǒng) 進(jìn)行 理論研究分析，尚未考慮結(jié)合實(shí)際硬件進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證最終所設(shè)計(jì)的電路 設(shè)計(jì)中采用的電路默認(rèn)在恒溫下工作，應(yīng)該增加溫度