【正文】 關(guān)系表 溫度（攝氏度） － 30 － 20 － 10 0 10 20 30 100 聲速（米／秒） 313 319 325 323 338 344 349 386 在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速 c 是基本不變的，計(jì)算時(shí)取 c 為 340m/s。這樣可以求出距離 ： S=C (T2T1)/2。 超聲波測(cè)距原理 超聲波測(cè)距的方法有多種：如往返時(shí)間檢測(cè)法、相位檢測(cè)法、聲波幅值檢測(cè)法?；仨懶盘?hào)的脈沖寬度與所測(cè)的距離成正比。測(cè) 試 距 離 =( 高電 平 時(shí) 間 ? 聲速(340M/S))/2。 HCSR04 超聲波測(cè)距模塊的 簡(jiǎn)介 HCSR04 超聲波測(cè)距模塊可提供 2cm400cm 的非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)高到 3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。 在超聲波測(cè)量系統(tǒng)中，頻率取得太低，外界的雜音干擾較多 。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 超聲波傳感器分通用型、寬頻帶型、耐高溫型、密封放水型等多種產(chǎn)品。超聲波傳感器是一種采用壓電效應(yīng)的傳感器 ,常用的材料是壓電陶瓷。金屬板的中心有圓錐形振子，發(fā)送超聲波時(shí)，圓錐形振子有較強(qiáng)的方向性，因而能高效率地發(fā)送超聲波 。 超聲波傳感器采用雙晶振子，即把雙壓電陶瓷片以相反極化方向粘在一起，在長度方向上，一片伸長另一片就縮短。壓電陶瓷晶片有一個(gè)固定的諧振頻率，即中心頻率? o。也就是說，在壓電陶瓷晶片上加有頻率為兒交流電壓，它就會(huì)產(chǎn)生同頻率的機(jī)械振動(dòng)，這種機(jī)械振動(dòng)推動(dòng)空氣等媒介，便會(huì)發(fā)出超聲波。前者用于超聲波的發(fā)射，后者即為超聲波的接收。所以，只要對(duì)這種材 料加以交變電場(chǎng)，它就會(huì)產(chǎn)生交變的應(yīng)變，從而產(chǎn)生超聲振動(dòng)。壓電材料分為晶體和壓電陶瓷兩類。流體動(dòng)力型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。 超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)，為此，利用超聲波的這種性質(zhì)就可制成超聲波傳感器。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，產(chǎn)生超聲波。 超聲波傳感器的結(jié)構(gòu) 超聲波傳感 器分機(jī)械方式和電氣方式兩類本 。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。他們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。 167。 超聲 波傳播過程中，會(huì)引起介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)交替的壓縮與伸張，構(gòu)成了壓力的變化，這種壓力的變化將引起機(jī)械效應(yīng)。 如果在一種介質(zhì)中傳播幾個(gè)聲波，于是產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象。 167。當(dāng) 聲波 的振動(dòng)頻率小于20Hz 或大于 20KHz 時(shí)，我們便聽不見了。為此，設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核心，利用超聲波 ，提醒駕駛員在倒車時(shí)有效的避開可能對(duì)倒車造成危害的障礙物和行人，從而有效避免由于倒車造成的汽車碰撞或擦傷的經(jīng)濟(jì)損失和人身安全問題，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。在公路、街道、停車場(chǎng)、車庫等擁擠、狹窄的地方倒車時(shí)，駕駛 員既要前瞻，又要后顧，稍微不小心就會(huì)發(fā)生追尾事故。如美國 Dephi 公司的汽車防撞系統(tǒng)就采用了激光雷達(dá)、微波雷達(dá)和機(jī)器視覺等多種傳感器的信息融合，實(shí)現(xiàn)了信息分析、綜合和平衡，利用數(shù)據(jù)間的冗余性和互補(bǔ)特性進(jìn)行容錯(cuò)處理，克服了單一傳感器可靠性低、有效探測(cè)范圍小等缺點(diǎn)，有效降低了雷達(dá)的誤報(bào)率。 車用雷達(dá)首先要解決的技術(shù)難題就是減少雷達(dá)的誤報(bào)。倒車輔助的發(fā)展從倒車警示喇叭開始，經(jīng)倒車?yán)走_(dá)蜂鳴器碰撞警示、數(shù)字波段顯示技術(shù)（利用雷達(dá)感測(cè)液晶顯示距離）等階段的發(fā)展，目前己成功研發(fā)液晶顯示屏幕技術(shù)（即顯示距離激活引擎時(shí)，顯示器會(huì)顯示輪廓外型并以動(dòng)態(tài)方式顯示車輛與障礙物距離）。 167。由于微處理計(jì)時(shí)精度有限和硬件設(shè)計(jì)的束縛，現(xiàn)有超聲波測(cè)距系統(tǒng)的測(cè)量范圍比較低。由于超聲波測(cè)距系統(tǒng)具有以上的這些優(yōu)點(diǎn)，因此在汽車倒車?yán)走_(dá)的研制方面也得到了廣泛的應(yīng)用。正是因?yàn)榫哂羞@些性質(zhì)，使得超聲波可以用于距離的測(cè)量中。 近年來，隨著電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用超聲波作出精確測(cè)量已成可能。如越來越多的汽車使道路上有效的使用空間越來越小，新手也越來越多，由此引起的刮傷事件也越來越多，由此引起的糾紛也在不斷地增加。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 1章 課題研究背景與意義 167。 在本次設(shè)計(jì)中，最關(guān)鍵的部份是硬件電路和軟件設(shè)計(jì)，所以本文對(duì)這兩個(gè) 部分 做了比較詳盡的介紹。 本設(shè)計(jì)要達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)： （ 1） 設(shè)計(jì)出超聲波測(cè)距儀的結(jié)構(gòu)電路。利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。面對(duì)廣闊的市場(chǎng)空間以及日益苛刻的測(cè)量要求。但由于超聲波傳播時(shí)間難于精確捕捉，溫度對(duì)聲速的影響等原因，使得超聲波測(cè)距的精度受到了很大的影響，限制了超聲測(cè)距 系統(tǒng)在測(cè)量精度要求更高的場(chǎng)合下的應(yīng)用。第二代則是采用數(shù)碼波段顯示，可顯示后障礙物離車體距離的數(shù)碼波段顯示倒車?yán)走_(dá)。它能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除駕駛員泊車、倒車和啟動(dòng)車輛時(shí)因前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員克服視角死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中要熟悉單片機(jī)芯片和超聲波測(cè)距系統(tǒng)的工作原理以及所使用單片機(jī)的各個(gè)管腳及其功能。 整機(jī)調(diào)試 ............................................................................36 167。 本章小結(jié) ....................................................................................34 第 5 章 安裝與調(diào)試 ...............................................................................35 167。 外部中斷子程序 ................................................................32 167。 本章小結(jié) ....................................................................................28 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) ...................................................................................29 167。 LED 數(shù)碼管的顯示 ............................................................25 167。 超聲波發(fā)射器的注意事項(xiàng) ...............................................20 167。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)概述 ...............................................................17 167。 發(fā)射脈沖寬度 ....................................................................14 167。 超聲波傳感器的結(jié)構(gòu) ......................................................... 8 167。 超聲波的簡(jiǎn)介 ............................................................................ 6 167。 課題研究 的 背景 ........................................................................ 3 167。超聲波的波長比一般聲波要短， 能透過不透明物質(zhì)。因此 ， 增加汽車的后視能力 ， 研制汽車后部探測(cè)障礙物的倒車?yán)走_(dá)便成為近些年來的研究熱點(diǎn)。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 超聲波自動(dòng)測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 近年來，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，我國的汽車數(shù)量正逐年增加。據(jù)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)， 15％的汽車碰撞事故是因倒車時(shí)汽車的后視能力不良造成的。超聲波是頻率高于 20200 赫茲 的聲波，它方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的 聲能 。s living standard, the number of cars is increasing year by year. At the same time, drivers without driving license are increasing. When reversing in the road, streets, parking, garage where is crowded and narrow, driver should be circumspect to avoid rearend collision. According to related statistics, 15% of motor vehicle collisions are cause by the poor of motor vehicles rear view capability. Therefore, car reversing radar system bee a hot research topic in recent years. Accurate measur ement between the obstacle and the car can avoid obstacles. Therefore, the design that AT89C51 microcontroller is the core of the ultrasonic ranging system can remind the driver to avoid obstacles and pedestrians. This method can reduce the economic losses and improve the personal safety. Ultrasound is the sound waves which frequencies above 20,000 Hz. It has good direction, strong perating ability and the ability to obtain more focused acoustic energy. Ultrasonic wavelength is shorter than the average acoustic. And it can perate opaque material. Based on the analysis of the principle of ultrasonic ranging system, we points out the range finder design ideas and issues to be considered. we gives the realization of software and hardware design block diagram of ultrasonic ranging scheme. KEY WORDS： Ultrasonic， Ranging， Reversing radar， AT98C51 MCU 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 課題研究背景與意義 ............................................................... 3 167。 課題研 究 的意義 ........................................................................ 5 第 2 章 超聲波測(cè)距原理與方法 ........................................................... 6 167。 超聲波傳感器的簡(jiǎn)介 ................................................................ 7 167。 超聲波測(cè)距原理 ................................................................13 167。 超聲波測(cè)距 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 ..........................................17 167。 發(fā)射電路輸出波形分析 ...................................................19 167。 數(shù)碼管的簡(jiǎn)介 ..............................