【正文】 if(flag2==1) TR1=1。 b=speed2*100%100/10。 } else { speed2=340*((40d)/(d+40))。 while(flag1==1)。 } } if(flag0==1) { TR0=1。 ET0=1。 //外部中斷0為下降沿觸發(fā) IT1=1。 BanZhouQi()。 _nop_ ()。 P0=0xf7。 P0=0xef。 P0=0xdf。 P0=0xfb。 P0=0xfd。 P0=0xfe。i++) for(j=110。sbit Key_Start=P3^6。在我這半年的本科生畢業(yè)設(shè)計階段，x老師都自始至終給予我極大的關(guān)懷和幫助。第5章 總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計的主要研究內(nèi)容和所做工作如下1 通過閱讀大量有關(guān)超聲波測距、測速的文獻(xiàn)資料，深入理解基于單片機的超聲波測速雷達(dá)系統(tǒng)的工作原理,掌握目前常用超聲波換能器電路及其最新發(fā)展動向。另外超聲波傳感器有一定的慣性, 即有一個從受迫振動到平衡振動再到阻尼振動的過程, 故發(fā)送結(jié)束后還有一定的余振, 這種余振經(jīng)換能器同樣產(chǎn)生電壓信號, 這種電壓信號疊加到回波信號上, 使電路鑒別不出真正的回波, 從而擾亂了系統(tǒng)捕捉返回信號工作。=331m／s，T為絕對溫度，單位為K。因此，利用超聲波測量距離，就要考慮這些因素對聲速的影響。故接收電路常設(shè)計為接收到第2個回波時, 單片機停止計數(shù)。第4章 系統(tǒng)性能分析 本系統(tǒng)可以實現(xiàn)對變速物體的速度進(jìn)行比較準(zhǔn)確的測量，由于現(xiàn)有的超聲波換能器最遠(yuǎn)的探測距離為35m，所以無法實現(xiàn)對更遠(yuǎn)距離的物體進(jìn)行速度測量。當(dāng)收到第一個高電平時，存儲T0的數(shù)據(jù)為num1，同時啟動定時器1，T1定時停止，并存儲T1數(shù)據(jù)為num2。使用C語言進(jìn)行8052系列單片機系統(tǒng)開發(fā)，編程者可以專注于應(yīng)用軟件部分的設(shè)計，不必將大量的精力花在內(nèi)存分配等底層工作上，從而大大加快了軟件開發(fā)的速度。 單片機系統(tǒng)設(shè)計完成后與前文所設(shè)計的超聲波發(fā)射與接收電路進(jìn)行連接，整體設(shè)計原理圖見附錄2。單片機具有四種總線形式：P0和P2組成的16位地址地址總線；P0分時復(fù)用為8位數(shù)據(jù)總線；ALE、PSEN、RST、EA和P3口的INT0、INTT0、TWR、RD以及P1口的TT2EX組成控制總線；而P3口的RXD、TXD組成串行通信總線。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。它與單板機或個人電腦有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機屬于芯片級應(yīng)用，需要用戶了解單片機芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計應(yīng)用程序，從而使芯片具備特定的智能。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確快速的完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)。 2腳：該腳與地之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性3腳：該腳與地之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動大，易造成誤動作。由于在空氣中傳播后會發(fā)生一定衰減，波形會發(fā)生失真，所以需要在接收到超聲波信號應(yīng)該對其進(jìn)行整形放大。它的內(nèi)建增益為20，透過pin 1 和pin8 腳位間電容的搭配，增益最高可達(dá)200。超聲波傳感器中心頻率的選取主要基于以下幾點考慮：(1)如果測距范圍較大，則超聲波在空氣中傳播時的損失就相對增加，由于介質(zhì)對聲波的吸收與聲波頻率的平方成正比，為減小聲波的傳播損失，就必須降低超聲波傳感器的中心頻率。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。由上述推導(dǎo)公式可知，只要得到多普勒頻移信號ff0，即可求得物體的運動速度Vr。超聲波傳感器是利用超聲波作為信息傳遞媒介的傳感器，它是一種將其它形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的其它形式的能的器件，又稱超聲換能器或超聲波探頭。隨后，由于媒質(zhì)的反彈作用，該質(zhì)點及相鄰質(zhì)點又相繼返回其平衡位置，但因質(zhì)點的運動慣性，它們又在相反方向產(chǎn)生上述過程。本章對超聲波雷達(dá)以及各類測速雷達(dá)的工作原理進(jìn)行了深入調(diào)研，了解了超聲波測速雷達(dá)的發(fā)展史以及研究現(xiàn)狀。一個常被使用的例子是火車,當(dāng)火車接近觀察者時,。我國亦于1956年將超聲學(xué)研究列入了12年科學(xué)規(guī)劃，由此超聲研究與應(yīng)用開始廣泛的開展，1965年開始研究了表面波換能器，而隨著超聲清洗、超聲焊接、超聲加工、超聲醫(yī)療、超聲乳化等逐漸投入應(yīng)用，標(biāo)志著我國超聲學(xué)面向?qū)嶋H應(yīng)用的成熟。超聲波測速則分為時差法和利用多普勒效應(yīng)兩種方法進(jìn)行對速度的測量，時差法多用于低速測量，而利用多普勒效應(yīng)測速則多用于對高速的測量。從人們?nèi)粘Ｉ畹礁黝惞I(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)研究，測速雷達(dá)為人類社會的發(fā)展立下了汗馬功勞。理論分析表明，該系統(tǒng)的測量誤差小，測量精度高，驗證了系統(tǒng)的可行性。其中激光雷達(dá)測速是利用激光器產(chǎn)生并發(fā)射一束光脈沖，打在物體上并反射回來最終被接收器所接收，接收器準(zhǔn)確地測量光脈沖從發(fā)射到被反射回的傳播時間，因為光脈沖以光速傳播，所以接收器總會在下一個脈沖發(fā)出之前收到前一個被反射回的脈沖[1]，鑒于光速是已知的，傳播時間即可被轉(zhuǎn)換為對速度的測量。20世紀(jì)初，電子學(xué)的發(fā)展使人們能利用某些材料的壓電效應(yīng)和磁致伸縮應(yīng)制成各種機電傳感器。超聲技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為我們提供了一個充分認(rèn)識客觀事物的有利工具，呈現(xiàn)給我們一個更加多元化、精彩紛呈的世界。 本次設(shè)計準(zhǔn)備建立一個以單片機為核心的超聲波雷達(dá)測速系統(tǒng)，把時差法測速以及多普勒測速集成到這套系統(tǒng)中，使其同時具備時差法和多普勒測速的功能。超聲波測速的程序既有較復(fù)雜的計算，又要求精細(xì)計算程序運行時間，所以控制程序擬采用C語言編程。次聲聲波超聲特超聲101104108HZ圖2 聲波頻率界限圖超聲波之所以能夠得到廣泛應(yīng)用[8][9][10]，是因為超聲波具有以下幾個特性：(1)超聲波為直線傳播，繞射能力弱，反射能力強；(2)超聲波在液體、固體中傳播衰減很小，穿透能力強，在空氣中傳播速度較慢；(3)超聲波的頻率越高，波束越窄，聲波定向傳播和反射能力也就越強，其能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于振幅相同的低頻聲波；(4)超聲波通常以縱波的形式在彈性介質(zhì)內(nèi)傳播，是一種能量的傳播形式，在一定距離內(nèi)沿直線傳播且具有良好的束射性和方向性；(5)超聲波的輻射特性除了與其振動頻率有關(guān)外，還與超聲波傳感器的輻射面積有關(guān)。則第一次超聲波信號到達(dá)物體時，發(fā)射探頭與物體之間距離為s1,第二次超聲波信號到達(dá)物體時，發(fā)射探頭與物體之間距離為s2,: （） (2)多普勒測速多普勒效應(yīng)[14]是指物體輻射的波長因為光源和觀測者的相對運動而產(chǎn)生變化，在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高，在運動的波源后面，產(chǎn)生相反的效應(yīng)，波長變得較長，頻率變得較低，波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大，根據(jù)光波紅/藍(lán)移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運動的速度，恒星光譜線的位移顯示恒星循著觀測方向運動的速度，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。它們所產(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。超聲波測速等系統(tǒng)的性能及精度，尤其是測量范圍在很大程度上取決于換能器及其驅(qū)動和接收電路的設(shè)計[18]。本次設(shè)計的40KHz的信號由單片機內(nèi)部的振蕩電路產(chǎn)生，經(jīng)過波形變換以及超聲波換能器后發(fā)射出去，原理如圖3所示，由于超聲波換能器為壓電陶瓷材料制造，單片機直接產(chǎn)生的方波不能直接加到換能器上，否則會對換能器造成損壞，縮短換能器的使用壽命。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在6V 電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386 特別適用于電池供電的場合。由于使用靈活、方便，所以555定時器在波形的變換與產(chǎn)生、測量與控制等領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。 7腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路輸出方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，推薦阻值為22kΩ，沒有接受信號是該端輸出為高電平，有信號時則產(chǎn)生下降。隨著移動通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高科技產(chǎn)品進(jìn)入家庭，32位單片機應(yīng)用得到了長足發(fā)展。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。還有由P0口、P1口、P2口、P3口的所有引腳構(gòu)成的單片機的輸入/輸出（I\O）引腳。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時，新的數(shù)據(jù)也可以置入。其中超聲波發(fā)射又包括低通濾波電路和超聲波換能電路，超聲波接收則包括整形放大電路、波形變換電路以及超聲波檢測接收電路。由于要進(jìn)行多普勒測速所以理論上至少要發(fā)射兩個周期以上才能利用定時器捕捉回波信號的周期，以此來得出回波信號與所發(fā)40KHZ之間的頻差來得到物體運動速度。子程序流程圖如圖11所示。 影響回波時間t 測定的因素及減小誤差的方法在測量過程中, 為了防止其他信號的干擾, 提高測量的可靠性, 單片機開始計數(shù)時, 超聲傳感器常常發(fā)射由多個方波組成的脈沖串作為測量的載體[20]。如圖15所示,Vm 為峰值電壓,設(shè)V 1 為比較器1 的門限電壓, V 2 為比較器2 的門限電壓,( 其中( V 2 V 1, 其值由實驗設(shè)定) ,當(dāng)超聲波傳感器發(fā)射超聲波時, 單片機定時器T 1 和T 0 同時開始計時, 當(dāng)比較器1 翻轉(zhuǎn)時, T 0 停止計時, 此時T 0 所計的時間為t 1, 當(dāng)較器2 翻轉(zhuǎn)時, T 1 停止計時, 此時T 1 所計時間為t 2, 顯然t 2 t 1, t 是回波前沿所對應(yīng)的傳播時間, 則 （） ∴ （）用t 計算距離比圖tt2 精確度要高。聲波的頻率越高衰減得越厲害，傳播距離也越短。溫度補償?shù)姆椒ㄓ袃煞N：一種是使用溫度傳感器，實時的測出車外溫度，根據(jù)公式（）來修正聲速；另一種是利用查表法進(jìn)行溫度補償，常用的溫度與對應(yīng)的超聲波速度關(guān)系表如表所示： 超聲波速度與溫度關(guān)系表溫度（℃）4030201001020304050聲速（m/s）3