畢業(yè)設計—超聲波測距儀的設計-預覽頁
【正文】 狀態(tài) ， 不計數(shù) ； 當信號發(fā)射一段時間后 ， 由單片機發(fā)出信號使系統(tǒng)關(guān)閉發(fā)射信號 ， 計數(shù)器開始計數(shù) ， 實現(xiàn)起始時的同步 。 在電路中我們采用 PIC 芯片它的優(yōu)點是： 精簡指令使其執(zhí)行效率大為提高 ； 徹底的保密性 ； 其引腳具有防瞬態(tài)能力 ， 通過限流電阻可以接至 220V 交流電源 ， 可直接與繼電器控制電路相連 ， 無須光電耦合器隔離，給應用帶來極大方便。 6 二、 理論分析與計算 測量與控制方法 聲波在其傳播介質(zhì)中被定義為縱波。 超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)如圖3 所示。其振蕩頻率計算公式如下： f=((R9+2*R10)*C5) 三、 電路與程序設計 檢測與驅(qū)動電路設計 A、 器件選擇 ： 本系統(tǒng)在設計過程中主要選取了以下一些器件： ： 測距儀的核心單片機 ： 雙 4 通道的模擬選擇器 /分配器 ： 雙低噪聲運算放大器 R4016 T40 5332 B、 芯片介紹 ： PIC16F876A： 28 引腳器件有 3 個 I/O 端口，而 40/44pin 裝置有 5。 8 圖 5 PIC16F879A系列引腳圖 NE5532P： 1 引腳 A 放大器輸出， 2 引腳 A 放大器反相輸入端， 3 引腳 A 放大器同相輸入， 4 引腳負電源， 5 引腳 B 放大器同相輸入端， 6 引腳 B 放大器反相輸入端， 7 引腳 B 放大器輸出， 8 引腳正電源。 IC 內(nèi)置的譯碼器有 4 個間接的模擬開關(guān)輸出，對 2*4 個通道進行選擇 /分配。其引腳圖如圖 7 所示。超聲波傳感器是利用壓電效應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 。 RPI 用來校準振蕩頻率。 RP2 兼作超聲波接收頭的負載與接收靈敏 度的調(diào)節(jié)電位器。 F、顯示電路原理 超聲波測距儀顯示模塊如圖 12 所示。 其總體電路圖如圖 13 所示。 其流程圖如圖 15 所示。 硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好下載到單片機試運行。 1 超聲波測距誤差分析 發(fā)射 接收時間對測量精度的影響分析 采用 TR40 壓電超聲波傳感器，脈沖發(fā)射由單片機控制，發(fā)射頻率 40KHz ，忽略脈沖電路硬件產(chǎn)生的延時，可知由軟件生成的起始時間對于一般 16 要求的精度是可靠的。 當?shù)芈曀賹y量精度的影響分析 當?shù)芈曀賹Τ暡y距 測量精度的影響遠遠要比收發(fā)時間的影響嚴重。實際情況下，溫度每上升或者下降 1oC, 聲速將增加或者減少 /s ，這個影響對于較高精度的測量是相當嚴重的。 17 采用熱敏電阻、熱電耦、集成溫度傳感器都可以獲得較為準確的溫度值。 通過 DS18B20 芯片獲得的數(shù)據(jù)信號經(jīng)由 1WIRE 總線傳至 MCU ，由軟件進行聲速換算。 （ 2） 標桿校正的方法提高測距精度 在復雜環(huán)境下，如果難于獲得環(huán)境溫度，或者不便獲得環(huán)境溫度時，如果仍舊要求較高的測量精度，我們采用所謂標桿校正的方法實現(xiàn)超聲波測距精度的校正。因此，只用為測距設備設定 “ 標定 ” 和 “ 測量 ” 兩種狀態(tài)，即能夠?qū)崿F(xiàn)溫度校正所能實現(xiàn)的高精度測距功能。 表 1 左邊測距數(shù)據(jù) 實際距離 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25 測量 距離 13 14 15 16 17 18 19 21 23 26 誤 差 0 1 1 1 1 1 1 3 3 1 實際距離 30 35 40 45 50 61 70 80 90 100 測量 距離 31 37 41 46 50 61 70 80 90 100 誤 差 1 2 1 1 0 0 0 0 0 0 實際距離 130 150 200 250 270 280 300 310 315 320 測量 距離 130 149 199 247 269 277 298 308 312 318 誤 差 0 1 1 3 1 3 2 2 3 2 實際距離 323 327 333 338 343 348 352 359 362 367 測量距離 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 誤 差 2 3 2 2 2 2 3 1 3 3 表 2 右邊測距數(shù)據(jù) 實際距離 13 14 15 16 17 18 19 20 25 30 測量距離 13 15 16 17 17 18 19 20 36 31 誤 差 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 實際距離 35 40 45 50 60 70 80 90 100 130 19 測量距離 36 41 46 51 60 69 79 91 100 131 誤 差 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 實際距離 150 200 250 270 280 300 310 315 320 325 測量距離 150 199 249 269 279 299 309 314 319 325 誤 差 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 實際距離 330 335 340 345 350 355 360 365 370 測量距離 330 335 339 344 349 355 359 364 369 誤 差 0 0 1 1 1 0 1 1 1 五、創(chuàng)新發(fā)揮 ① 能實現(xiàn)雙向測距。 本次超聲波測距儀器設計，能實現(xiàn)雙向測距而且單項測距范圍 13cm300cm，所以雙向測距的總長度達到了 600cm。如果需要 測得的距離數(shù)據(jù)可以存儲在 FLASH 存儲器中。
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