電子設(shè)計(jì)應(yīng)用超聲波測距儀的設(shè)計(jì)(存儲版)
【正文】 為了便于對溫度信號的數(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。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： 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距時的測量精度。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量的間隔時間，以適應(yīng)不同距離的測量需要。圖13 超聲波測距儀總體電路圖軟件設(shè)計(jì)與工作流程圖超聲波測距儀的軟件設(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。圖11 接收電路組成圖E、穩(wěn)壓電源在各種電子設(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。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。MT用作對AV1，AV2/DVD(共用),YPRPB/VGA（共用），TV四路伴音信號的選擇。28引腳器件有14中斷，而該裝置有40/44pin 15。當(dāng)聲波受到尺寸大于其波長的目標(biāo)物體阻擋時就會發(fā)生反射；反射波稱為回聲。當(dāng)接收信號的最后一個脈沖到來后，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。超聲波測距模塊主要由發(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。超聲波測距器，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)場的位置監(jiān)控，也可用于液位、井深、管道長度的測量等場合。單片機(jī)為該測距儀的核心單元，實(shí)現(xiàn)發(fā)射電路的控制和接收數(shù)據(jù)的處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1 超聲波測距模塊組硬件框圖優(yōu)點(diǎn)：具有歷史數(shù)據(jù)存儲功能、出錯管理功能。在電路中我們采用PIC芯片它的優(yōu)點(diǎn)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(yīng)用帶來極大方便。超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。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。其引腳圖如圖7所示。RPI用來校準(zhǔn)振蕩頻率。F、顯示電路原理 超聲波測距儀顯示模塊如圖12所示。其流程圖如圖15所示。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(jī)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要求的精度是可靠的。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 ，這個影響對于較高精度的測量是相當(dāng)嚴(yán)重的。 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(jìn)行聲速換算。因此，只用為測距設(shè)備設(shè)定“標(biāo)定”和“測量”兩種狀態(tài)，即能夠?qū)崿F(xiàn)溫度校正所能實(shí)現(xiàn)的高精度測距功能。本次超聲波測距儀器設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)雙向測距而且單項(xiàng)測距范圍13cm300cm，所以雙向測距的總長度達(dá)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。表1 左邊測距數(shù)據(jù)實(shí)際距離12131415161718192025測量距離13141516171819212326誤 差0111111331實(shí)際距離303540455061708090100測量距離313741465061708090100誤 差1211000000實(shí)際距離130150200250270280300310315320測量距離130149199247269277298308312318誤 差011313
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