畢業(yè)設(shè)計(jì)—超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)-免費(fèi)閱讀
【正文】 。 本次超聲波測(cè)距儀器設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)雙向測(cè)距而且單項(xiàng)測(cè)距范圍 13cm300cm，所以雙向測(cè)距的總長(zhǎng)度達(dá)到了 600cm。因此，只用為測(cè)距設(shè)備設(shè)定 “ 標(biāo)定 ” 和 “ 測(cè)量 ” 兩種狀態(tài)，即能夠?qū)崿F(xiàn)溫度校正所能實(shí)現(xiàn)的高精度測(cè)距功能。 通過(guò) DS18B20 芯片獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由 1WIRE 總線傳至 MCU ，由軟件進(jìn)行聲速換算。實(shí)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(gè)影響對(duì)于較高精度的測(cè)量是相當(dāng)嚴(yán)重的。 1 超聲波測(cè)距誤差分析 發(fā)射 接收時(shí)間對(duì)測(cè)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(jī)控制，發(fā)射頻率 40KHz ，忽略脈沖電路硬件產(chǎn)生的延時(shí)，可知由軟件生成的起始時(shí)間對(duì)于一般 16 要求的精度是可靠的。 其流程圖如圖 15 所示。 F、顯示電路原理 超聲波測(cè)距儀顯示模塊如圖 12 所示。 RPI 用來(lái)校準(zhǔn)振蕩頻率。其引腳圖如圖 7 所示。 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(fù)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。 超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)如圖3 所示。 在電路中我們采用 PIC 芯片它的優(yōu)點(diǎn)是： 精簡(jiǎn)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(guò)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(wú)須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來(lái)極大方便。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖 1 超聲波測(cè)距模塊組硬件框圖 優(yōu)點(diǎn)：具有歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、出錯(cuò)管理功能。單片機(jī)為該測(cè)距儀 的核心單元，實(shí)現(xiàn)發(fā)射電路的控制和接收數(shù)據(jù)的處理。 超聲波測(cè)距器，可以應(yīng)用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控，也可用于液位、井深、管道長(zhǎng)度的測(cè)量等場(chǎng)合。 超聲波測(cè)距模塊主要由發(fā)射部分和接收部分組成 ，超聲波的發(fā)射受主控制器控制 （如 圖 1 所示） ；超聲波換能器諧振在 40KHz 的頻率，模塊上帶有 40KHz 方波產(chǎn)生電路。當(dāng)接收信號(hào)的最后一個(gè)脈沖到來(lái)后 ， 計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù) 。當(dāng)聲波受到尺寸大于其波長(zhǎng)的目標(biāo)物體阻擋時(shí)就會(huì)發(fā)生反射；反射波稱為回聲。 28 引腳器件有 14 中斷，而該裝置有 40/44pin 15。 MT用作對(duì) AV1，AV2/DVD(共用 ),YPRPB/VGA（共用）， TV四路伴音信號(hào)的選擇。 C、 發(fā)射電路原理 ： 圖 8 發(fā)射電路原理 由 圖 9 所 示 發(fā)射部分由高頻振蕩器、單脈沖發(fā)生器、編碼調(diào)制器、功率放大器及超聲換能器組成。 超 聲 波 接收 頭單 穩(wěn) 態(tài)延 時(shí) 電 路檢 波 電 路電 壓 器 圖 11 接收電路組成圖 E、 穩(wěn)壓電源 11 在各種電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設(shè)備唯一的能量來(lái)源，穩(wěn)壓電源的主要任務(wù)是將 50Hz 的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓和電流，從而滿足負(fù)載的需要，直流穩(wěn)壓電源一般由整流、濾波、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成。 13 圖 13 超聲波測(cè)距儀 總體電路圖 14 軟件設(shè)計(jì)與工作流程 圖 超聲波測(cè)距儀的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)生子 程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。根據(jù)實(shí)際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測(cè)量的間隔時(shí)間，以適應(yīng)不同距離的測(cè)量需要。超聲波在大氣中傳播的速度受介質(zhì)氣體的溫度、密度及氣體分子成分的影響，即： ?s RTC M? (2) 由上式知，在空氣中，當(dāng)?shù)芈曀僦粵Q定于氣體的溫度，因此獲得準(zhǔn)確的當(dāng)?shù)貧鉁乜梢杂行У奶岣叱暡y(cè)距時(shí)的測(cè) 量精度。 為了便于對(duì)溫度信號(hào)的數(shù)據(jù)采集及處理，我們采用 DALASS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 集成溫度傳感器。標(biāo)桿校正的示意圖如圖 15 所示 。我們所設(shè)計(jì)的電路能實(shí)現(xiàn)雙向測(cè)距，分別由兩個(gè)發(fā)光二極管來(lái)去分測(cè)距方向 ，并且自動(dòng)選擇測(cè)量距離短的一面。加上額外增益和使用多態(tài) LCD 來(lái)讀出盡可能多的位數(shù)也可以增大測(cè)量范圍。 。 在本應(yīng)用中引入 了 一個(gè) 電位器來(lái)進(jìn)行測(cè)距 距離補(bǔ)償，可以使系統(tǒng)在很大的溫度范圍內(nèi)精確測(cè)量。 測(cè)量單位： cm。由于能夠使用高頻率的晶振，因此相對(duì)于普通單片機(jī)來(lái)說(shuō)可以有效的減少由計(jì)時(shí)問題帶來(lái)的量化誤差，能夠滿足較高精度超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)要求。而問題的關(guān)鍵在于獲得溫度數(shù)據(jù)的方法。 經(jīng)以上分析，超聲波回波的幅值在傳播過(guò)程中衰減很大，收到的回波信號(hào)可能十分微弱，要想判斷捕獲到的第一個(gè)回波確定準(zhǔn)確的接受時(shí)間，必須對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行足夠的放大，否則不正確的判斷回波時(shí)間，會(huì)對(duì)超聲波測(cè)量精度產(chǎn)生影響。根據(jù)測(cè)量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容 C4的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。 總體電路圖 本系統(tǒng)采用雙向測(cè)距，通過(guò)雙向收發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩方發(fā)送分別由 082D 和NE5534P 兩個(gè)運(yùn)放來(lái)控制，將信號(hào)放大由超聲波傳感器發(fā)送 ；再 經(jīng)過(guò)超聲波傳感器接收，由變壓器進(jìn)行 耦合經(jīng)三極管放大，將左右（分別由紅綠兩盞燈區(qū)分）兩組數(shù)據(jù)送入 CD4052 數(shù)據(jù)選擇器進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，選出信號(hào)強(qiáng)（測(cè)量距離近）的那個(gè)信號(hào)送入 PIC 主芯片，再由 PIC 進(jìn)行處理將結(jié)果送到數(shù)碼管顯示。超聲波接收頭 UCM4aR 將運(yùn)動(dòng)物體反射的超聲波接收并轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)后，由 R C4 組成的高頻濾波電路濾除干擾脈沖后，經(jīng) RP2 分壓調(diào)節(jié)，由 CR6 藕合至電壓放大器進(jìn)行電壓放大。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個(gè)超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。通道之間是雙向的。這樣可
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