【正文】 ．北京：國防工業(yè)出版社，1977【8】吳瓊，汽車倒車雷達系統(tǒng)的研究， 南京林業(yè)大學(xué)，2009【9】Hsbit wela=P2^7 。}void display1(uchar bai,uchar shi,uchar ge){ dula=1。 dula=1。 dula=1。 }void display2(uchar bai,uchar shi,uchar ge){ dula=1。 dula=1。 dula=1。 }void BanZhouQi(){ _nop_ ()。 _nop_ ()。 SquareWave=1。 TH1=11。 ZhongDuan_Init()。 flag1=1。 num=0。 } a=speed1*100/100。 } }void Timer0() interrupt 1{ num++。 }} else { TR1=0。 c=speed2*100%10。 } if(flag2==2) { flag2=0。 flag1=1。 FangBo()。 ET1=1。 //外部中斷1為下降沿觸發(fā) TH0=11。 SquareWave=0。 _nop_ ()。 wela=0。 wela=0。 wela=0。 wela=0。 wela=0。 wela=0。j0。sbit Key_Stop=P3^7。我在畢設(shè)中的每一點進步，都離不開導(dǎo)師的關(guān)心和幫助。2 對基于單片機的超聲波測速雷達系統(tǒng)的各個組成部分進行細化理解和設(shè)計，主要包括超聲波發(fā)射、波形變換、整形放大、超聲波接收以及單片機控制的原理及實現(xiàn)方法。因此在余振未消失以前, 還不能啟動系統(tǒng)進行回波接收。此公式一般能為聲速的換算提供較為準確的結(jié)果。在氣體中，壓強、溫度、濕度等因素會引起密度變化，氣體中聲速主要受密度影響；液體的深度、溫度等因素會引起密度變化；固體中彈性模量對聲速影響較密度影響更大。所以最終測得的時間比實際距離所對應(yīng)的時間多出2脈沖發(fā)送時間, 從而造成了回波時間t 的測量誤差。對于時差法測速，是根據(jù)兩次超聲波發(fā)射與接收物體的運動位移與所用時間之間的關(guān)系得出的，本系統(tǒng)設(shè)計本著以最短測量周期實現(xiàn)對速度的測量，所以經(jīng)過系統(tǒng)分析超聲波探頭的探測距離為10m,設(shè)在常溫下，即15℃下聲波在空氣中傳播速度為340m/s,在運動物體的速度不超過10m/s的情況下，根據(jù)系統(tǒng)的程序計算。等接受完畢后接著再發(fā)射一次，同時啟動定時器0，當(dāng)收到回波后停止，定時器0記錄數(shù)據(jù)為num3。因此，本系統(tǒng)采用C語言來進行系統(tǒng)的軟件設(shè)計，本次設(shè)計軟件調(diào)試的環(huán)境是Keil uVision4。圖10 數(shù)碼管顯示電路本次設(shè)計的所使用的數(shù)碼管為共陰極，圖10所示的兩個三位數(shù)碼管，可以看到所有數(shù)碼管的陽極，即標(biāo)有A、B、C、D、E、F、G、H的引腳全部連接在一起，然后與上面的U4 元件74HC573鎖存器的數(shù)據(jù)輸出端相連，鎖存器的數(shù)據(jù)輸入端連接單片機的P0口，P0口同時加了上拉電阻。 鑒于89C52所具備的功能可以實現(xiàn)本測速系統(tǒng)的要求，所以本系統(tǒng)主控芯片選擇89C52，然后在主芯片外圍加上12MHZ的晶振，以及電源等電子元器件構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)，本設(shè)計要求按鍵控制超聲波信號的發(fā)射，數(shù)碼管顯示，所以在最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再加以補充電路。它一共有40個引腳，引腳又分為四類。AT89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。總的而言單片機的特點可以歸納為以下幾個方面：集成度高、存儲容量大、外部擴展能力強、控制功能強、低電壓、低功耗、性能價格比高、可靠性高這幾個方面。 4腳：接地端。在經(jīng)過整形放大后需要把正弦信號變換成方波信號以便進行電平分析。LM386 可使用電池為供應(yīng)電源，輸入電壓范圍可由4V12V，無作動時僅消耗4mA 電流，且失真低。(2)中心頻率越高，傳感器的方向性越尖銳，分辨率越高。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。本次設(shè)計對超聲波的多普勒頻移是利用對運動物體反射回來的回波信號周期進行計時，從而得出回波信號頻率。總體上講，超聲波傳感器可以分為兩大類：一類是使用電氣方式產(chǎn)生超聲波；另一類是使用機械方式產(chǎn)生超聲波。這樣，媒質(zhì)中質(zhì)點相繼在各自的平衡位置附近往返運動，便將擾動以波的形式傳播到周圍更遠的媒質(zhì)中去，形成波動[6]。針對現(xiàn)有的超聲波測速雷達系統(tǒng)對變速物體的速度測量誤差大這一現(xiàn)狀，本文提出了在同一套系統(tǒng)中同時用兩種測速方法實現(xiàn)對運動物體速度的測量，即在同一套系統(tǒng)中實現(xiàn)時差法以及多普勒測速。國外在利用超聲波多普勒效應(yīng)在20世紀40年代開始逐漸興起，開始主要是應(yīng)用于醫(yī)學(xué)治療，1950年人們研制出第一代多普勒雷達，這對飛行器自備式導(dǎo)航提供了廣闊的前景，將其真正應(yīng)用于測速是在20世紀末才發(fā)展起來的，2009年澳大利亞生產(chǎn)的儀Model6520超聲波多譜勒流速儀，是對多普勒測速的成功利用，而國產(chǎn)的LSH101型超聲波多普勒流速儀由北京戴美克科技有限公司生產(chǎn)的以其不懼泥沙、漂浮物等而受市場歡迎，目前人們對于超聲波多普勒測速隨著控制系統(tǒng)的逐漸提升而不斷改進提升，在未來反侵略戰(zhàn)爭和空間技術(shù)開發(fā)中都將用到，相信多普勒測速技術(shù)在未來會有更加廣闊的發(fā)展前景。作為一門交叉學(xué)科，電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展、電力電子器件的不斷更新?lián)Q代也大大促進了超聲技術(shù)的發(fā)展。超聲波雷達測速與其他兩種相比較就是超聲波雷達對雨、霧、雪的穿透能力比微波更強,可以在更加惡劣的氣候條件下工作,并且系統(tǒng)制作簡便,成本低，以其節(jié)約性而更適用于大眾生活。比如在鐵路系統(tǒng)中對火車速度測量，生產(chǎn)線上對機床速度測量等。鑒于此，本文以單片機為核心，以超聲波換能器為收發(fā)元件，通過合理的時序控制，將時差法測速和多普勒法測速集成在一套系統(tǒng)中,實現(xiàn)了兩種方法的同時測量。在現(xiàn)代雷達測速系統(tǒng)中，按照各類測速雷達的波長可以分為三大類，一是激光雷達，其波長一般介于405nm到670nm之間，二是微波雷達其波長為7cm到25cm之間。1922年，德國出現(xiàn)了首例超聲波治療的發(fā)明專利，從而展開了超聲波在人們生活中應(yīng)用的序幕，現(xiàn)在利用利用時差法測速的技術(shù)已經(jīng)成熟，目前國產(chǎn)低功率超聲波探頭，一般不能用于探測15m 以外的物體，美國AIRMAR 公司生產(chǎn)的Airducer AR30 超聲波傳感器的作用距離可達30m,但價格較高。2008年廖一等提出利用彎曲振動換能器改善聲匹配，將氣介超聲波換能器的最大探測距離提高到35m，從而對利用時差法測速提供了探測時間上的優(yōu)勢。所以本次設(shè)計準備設(shè)計一套基于單片機的超聲波雷達測速系統(tǒng)，使其同時具有時差測速和多普勒測速功能。顯示模塊單 片 機超聲波發(fā)射模塊kukuaikuai塊模塊PC機超聲波接收模塊圖1 超聲波測速原理框圖超聲波測速的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收程序、物體運動速度程序以及顯示子程序幾部分組成。通常聲波有以下三種形式[7]：縱波是質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向一致的波，它能在固體、液體和氣體中傳播；橫波是質(zhì)點振動方向垂直于振動方向的波，它只能在固體中傳播；表面波是質(zhì)點的振動介于縱波與橫波之間，沿著表面?zhèn)鞑?，振幅隨深度的增加而迅速衰減的波。2 測速方法(1)時差法測速該測速方法適用于低速運動物體，設(shè)第一次從超聲波發(fā)射到接收的時間為Δt1,收到回波信號后再發(fā)一次超聲波信號，第二次的收發(fā)間隔時間為Δt2。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。 （）超聲波換能器可將適當(dāng)頻率的電能信號轉(zhuǎn)換成超聲波信號[17]，此超聲波信號能被它本身或另外的超聲波換能器所接收，從而使之產(chǎn)生一個非常小的電信號，該電信號經(jīng)放大處理后，送給后面的數(shù)據(jù)處理部分。 綜合以上幾點考慮，本系統(tǒng)選擇中心頻率為40KHz的超聲波傳感器。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。555定時器是一種多用途的數(shù)字模擬混合集成電路，利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。 6腳： 該腳與地之間接一個積分電容，標(biāo)準值為330pF，如果該電容取得太大，會使探測距離變短。8位單片機在中、小規(guī)模應(yīng)用場合仍占主流地位，代表了單片機的發(fā)展方向，在單片機應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。還有兩個時鐘引腳XTALXTAL2。當(dāng)使能為低時，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。 小結(jié) 本章對超聲波測速雷達系統(tǒng)的硬件電路進行了設(shè)計，其中包括了超聲波發(fā)射、超聲波接收、單片機控制以及數(shù)碼管顯示幾部分。測速系統(tǒng)程序由按鍵s1控制單片機發(fā)送方波，方波的發(fā)射是靠單片機產(chǎn)生方波，周期的控制由高低電平時間來實現(xiàn)，設(shè)計要求產(chǎn)生40KHZ的方波，所以控制方波的周期為25us。即△V。無論是時差法測速還是多普勒測速，其速度最后都利用數(shù)碼管進行顯示， 系統(tǒng)誤差分析本次設(shè)計的超聲波雷達測速系統(tǒng)，按照系統(tǒng)設(shè)計要求把時差法測速以及多普勒測速在一套系統(tǒng)中得到了實現(xiàn)，由單片機為控制核心，C語言為編程語言，實現(xiàn)了對系統(tǒng)的時序進行控制，利用單片機的定時/計數(shù)器實現(xiàn)對速度的測量。圖15 雙比較器整形電路工作原理 解決這一問題的方法:采用雙比器整形電路, 這能較準確地對回波前沿到來的時刻進行測定。聲波擾動是機械的，聲波在傳播中帶有機械能量，聲能傳播的途中逐漸轉(zhuǎn)變成熱，從而出現(xiàn)隨距離增加而逐漸衰減的現(xiàn)象，稱為聲吸收 。實際中，如果溫度變化不大，則可以認為聲速基本不變，但如果要求測距精度比較高，則需要通過溫度補償?shù)姆椒▽β曀龠M行修正。 此外, 引起測量誤差的還有很多, 如指令運行需占用一定的時間, 而使得測量的數(shù)據(jù)偏大, 時基脈沖頻率的穩(wěn)定性與準確性, 現(xiàn)場環(huán)境中其它物質(zhì)干擾等。由于水平有限，時間倉促，研究過程中尚有一些地方需要進一步改進和解決。Ruseray and Vuint num,num1,num2,num3,flag0,flag1=1,flag2。 P0=t