基于單片機超聲波測距儀汽車防撞系統(tǒng)畢業(yè)設計說明書論文-免費閱讀
【正文】 本設計采用的是自動復位電路。當需要測量的距離 H 遠遠大于 L 時 ,則 (3— 4)變?yōu)?: vtH 21? ( 35) 所以 ,只要需要測量出超聲波傳播的時間 t,就可以得出測量的距離 H. 時鐘電路的設計 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大 器的輸入和輸出。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間 t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物面的距離 s，即： s=340t/2。 圖 10 超聲波傳感器靈敏度示意圖 7．輻射特性 把超聲波傳感器安裝在臺面上。因此，要精確的 8 測量與某個物體之間的距離時，始終檢查周圍溫度是十分必要的，尤其冬季室內(nèi)外溫差較大，對超聲波測距的精度影響很大，此時可用 18B20作溫度補償來減小溫度變化所帶來的測量誤差，考慮到本設計的測試環(huán)境是在室內(nèi)，而且超聲波主要是用于測距功能，對測量精度要求不高，所以關于溫度效應對系統(tǒng)的影響問題在這里不做深入的探討。在這種比較低的傳播速度下，波長很短，這就意味著可以獲得較高的距離和方向分辨率。另一方面，當振動壓電陶瓷時，則會產(chǎn)生一個電荷。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。它的探頭常用材料是壓電晶體和壓電陶瓷，是利用壓電材料的壓電效應來進行工作的。 （ 3）靈敏度。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。超聲波的頻率比普通聲波要高出很多，所以它可以使物質(zhì)分子獲得很大的能量；換句話來說，超聲波本身就可以供給物質(zhì)分子足夠大的功率。即超聲波射線從一種物質(zhì)表面反射時，入射角等于反射角，當射線透過一種物質(zhì)進入另一種密度不同的物質(zhì)時就會產(chǎn)生折射現(xiàn)象，也就是要改變它的傳播方向，兩種物質(zhì)的密度差別愈大，則折射率也愈大。其中 VCC 供 5V 電源， GND 為地線， TRIG 觸發(fā)控制信號輸入， ECHO 回響信號輸出等四支線。 電路 中用到 3 個按鍵， 一個是設定鍵 , 一個加鍵，一個減鍵 。硬件包括單片機、輸入 /輸出設備、以及外圍應用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。 用超聲波檢測會比較迅速、方便、容易計算、易 實現(xiàn)實時控制，且在測量精度方面可以達到工業(yè)實用的一般要求，因而為了使移動機器人實現(xiàn)自動行走，則必須安裝測距裝置，從而 使其 可以 及時獲取距 離 障礙物的位置信息（距離和方向）。 本文設計的基于單片機超聲波測距儀汽車防撞系統(tǒng) 采用STC89C52 為控制中心， 超聲波測距儀 完成對距離的檢測，測出距離以后將數(shù)據(jù)交給單片機處理運算（與設定的距離值進行比較判斷）， 距離的值可以通過按鍵設置（有效范圍為 2cm400cm），設定值的大小通過數(shù)碼管顯示出來， 當測定的距離小于設定值的時候 ， STC89C52 便發(fā)出 控制 指令控制蜂鳴器發(fā)出報警聲 ，從而達到報警防撞的目的。因而可應用于紙業(yè)、礦業(yè)、電廠、水處理廠、環(huán)保檢測、食品（ 飲料業(yè)、食用油、 添加劑、奶制品）、防汛、水文、空間定位、公路限高等行業(yè)中。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：超聲波傳感器 、蜂鳴器、單片機控制電路。 2 圖 1 系統(tǒng)方框圖 3 硬件的實現(xiàn)和單元電路的設計 主控制模塊 主控制最小系統(tǒng)電路如圖 2 所示。模塊自動發(fā)送 8 個 40khz 的方波，自動檢測是否有信號返回；有信號返回，通過 IO 口 ECHO 輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。當聲的頻率高到超過人耳聽覺的頻率極限 (根據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計，取整數(shù)為 20xx0 赫茲 )時， 人們就會覺察不出周圍聲的存在，因而稱這種高頻率的聲為“超”聲。為什么有這么強大的功率呢 ?因為當聲波進入某一介質(zhì)中時，由于聲波的作用使物質(zhì)中的分子也隨之振動，振動的頻率和聲波頻率 — 樣，分子振動的頻率決定了分子振動的速度。小功率超聲探頭多用作探測方面。 （ 2）工作溫度。為此，利用超聲波的這種性能就可制成超聲波傳感器。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。該復合式振動器是由諧振器 以及一個金屬片和一個壓電陶瓷片組成的雙壓電晶片元件振動器。它有折射和反射現(xiàn)象，且在傳播過程中有衰減。同時，由于不規(guī)則反射，通?？赡芎茈y探測到凹凸表面以及斜坡表面的物體，這些因素決定了超聲波的理想測試環(huán)境是在空曠的場所，并且測試物體必須反射超聲波。 9 圖 9 超聲波傳感器的聲壓圖 6．靈敏度特性 靈敏度 是表示聲音接收級的單位，使用下列公式予以表示。 10 圖 11 超聲波傳感器輻射特性示意圖 分析以上研究結(jié)果不難看出超聲波傳感器工作在 40KHz 范圍內(nèi)具有最大的聲壓級和最高的靈敏度。這就是超聲波測距儀的基本原理。如圖 13所示為時鐘電路。 B1蜂鳴器Q58550VCCGND+R132KP23 13 圖 15 聲音報警電路圖 顯示模塊 顯示模塊采用數(shù)碼管顯示接口電路如圖 16 E1D2DP3C4G54H62H9F10A111H12B73H8DS1ABCDE FGDP 1H2H3H4HQ18550Q38550Q48550Q28550VCC1H3H2H4HR4 1KR5 1KR7 1KR6 1KP34P35 P36P37 圖 16 數(shù)碼管電路 4 軟件設計 主程序工作流程圖 按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知 系統(tǒng)主程序工作流 程圖如下圖 17所示 ； 14 圖 17 主程序工作流程圖 超聲波探測程序流程圖： 系統(tǒng)初始化 報警結(jié)束 測得距離與設定值比較，小于 距離比較，報警是否持續(xù) 開始 啟動報警電路開始報警 再次檢測等待下次報警
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