【正文】 聲波測(cè)距原理圖 這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。也就是說，若在壓電晶片兩邊加以頻率為 0f 的交流電電壓時(shí)，它就會(huì)產(chǎn)生同頻率的機(jī)械振動(dòng)，這種機(jī)械振動(dòng)推動(dòng)空氣的張弛，當(dāng) 0f 落在音頻范圍內(nèi)時(shí)便會(huì)發(fā) 出聲音。為什么有這么強(qiáng)大的功率呢 ?因?yàn)楫?dāng)聲波進(jìn)入某一介質(zhì)中時(shí)，由于聲波的作用使物質(zhì)中的分子也隨之振動(dòng)，振動(dòng)的頻率和聲波 頻率 — 樣，分子振動(dòng)的頻率決定了分子振動(dòng)的速度。 理工大學(xué)學(xué)士論文 4 2 超聲波測(cè)距系統(tǒng) 超聲波 超聲波是聽覺閾值之外的振動(dòng)，其頻率范圍在 104 ——1012 Hz，其中通常的頻率大約在 104 ——3 10? 6 Hz 之間。因此，安裝傳感器過程中，兩個(gè)探頭之間距離應(yīng)大于 3cm ]15[ ，從而降低超聲波旁瓣對(duì)測(cè)距系統(tǒng)精度的影響 （ 5）混響信號(hào)干擾 混響信號(hào)是由于水中介質(zhì)及界面等非目標(biāo)物對(duì)發(fā)射信號(hào)的反向散射波在接收點(diǎn)疊加而產(chǎn)生的。 （ 3）盲區(qū) 發(fā)射超聲波時(shí)，超聲波換能器在驅(qū)動(dòng)脈沖結(jié)束后，會(huì)由于慣性繼續(xù)振動(dòng)，產(chǎn)生余振。 因此，超聲在空氣中測(cè)距在特殊環(huán)境下有較廣泛的應(yīng)用。比如溫度傳感器、光電傳感器、濕度傳感器、超聲波傳感器、紅外傳感器、壓力傳感器等等，其中，超聲波傳感器在測(cè)量方面有著廣泛、普遍的應(yīng)用。因此研究超聲波測(cè)距系統(tǒng)的原理有著很大的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí) 由于超聲波測(cè)距系統(tǒng)具有以上的這些優(yōu)點(diǎn)，因此在汽 車倒車?yán)走_(dá)的研制方面也得到了廣泛的應(yīng)用。 為了減小盲區(qū)，即盡快讓余振衰減到零或足夠小，馬志敏 ]13[ 提出自動(dòng)根據(jù)測(cè)量距離遠(yuǎn)近調(diào)控發(fā)射功率的方法，即自動(dòng)根據(jù)距離的遠(yuǎn)近來調(diào)整發(fā)射拖尾波覆蓋信號(hào)的寬度，從而消除拖尾波的干擾。測(cè)距時(shí)，可以根據(jù)時(shí)間變理工大學(xué)學(xué)士論文 3 化，控制接收放大電路的增益，以實(shí)現(xiàn)對(duì)混響信號(hào) 幅值的抑制 ]16[ 。即超聲波射線從一種物質(zhì)表面反射時(shí)，入射角等于反射角，當(dāng)射線透過一種物質(zhì)進(jìn)入另一種密度不同的物質(zhì)時(shí)就會(huì)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。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。所謂振動(dòng)是指物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近進(jìn)行的往返運(yùn)動(dòng)。例如 :測(cè)繪地形圖，建造房屋、橋梁、道路、開挖礦山、油井等，利用超聲波 測(cè)量地面距離的方法，是利用光電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，超聲測(cè)距儀的優(yōu)點(diǎn)是 ： 儀器造價(jià)比光波測(cè)距儀低，省力、操作方便。它在一塊芯片上集成了中央處理器 （ Central Processing Unit,CPU），只讀存儲(chǔ)器（ Read Only Memory,ROM），隨機(jī)存儲(chǔ)器 （ Random Access Memory,ROM） ，定時(shí) /計(jì)數(shù)以及 I/O(Input/Output)接口等部件，這些部件構(gòu)成了一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī) 。 (1) 算術(shù)邏輯運(yùn)算部件 算術(shù)邏輯運(yùn)算部件 （ ALU） 包括運(yùn)算器、累加器 A、寄存器 B、暫存器 TMP、程序狀態(tài)寄存器 PSW、堆棧指針 SP、數(shù)據(jù)指針 DPTR 等。 （ 3）通用寄存器 寄存器是用來存放信息的單元，其優(yōu)點(diǎn)是存取速度快、方便，寄存器的數(shù)量是衡量一臺(tái) 計(jì)算機(jī)處理能力的重要標(biāo)志。 EPROM 型單片機(jī)內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器是采用特殊 FAMOS 管構(gòu)成的，程序一旦寫入，也可以通過特殊手段加以修改。因此，數(shù)據(jù)線通常是雙向信號(hào)線。 ，指令是一種可以供機(jī)器執(zhí)行的控制代碼，故它又稱為指令碼 (Instruction Code)。所謂程序就是采用指令系統(tǒng)中的 指令根據(jù)題目要求排列起來的有序指令的集合。發(fā)射出去的超聲波經(jīng)障礙物反射回來后，由超聲波接收頭接收到信號(hào)，通過接收電路的檢波放大、積分整形及一系列處理，接收口 口即變?yōu)榈碗娖?，讀取單片機(jī)中定時(shí)器的值。各部分的硬件電路設(shè)計(jì)如下。本設(shè)計(jì)采用的是按鍵復(fù)位，當(dāng)按下按鍵后，電容被短路， RST 引腳就處于高電平，就可以達(dá)到復(fù)位的目的。這樣，理工大學(xué)學(xué)士論文 15 定時(shí)器就能夠準(zhǔn)確的記錄下了超聲波 發(fā)射點(diǎn)至障礙物之間往返傳播 所用 的時(shí)間 t（ s） 。 CX20xx6A 芯片 的前置放大器具有自動(dòng)增益控制的功能，當(dāng)測(cè)量的距離比較近時(shí)，放大器不會(huì)過載；而當(dāng)測(cè)量距離比較遠(yuǎn)時(shí)，超聲波信號(hào)微弱，前置放大器就有較大的放大增益效果。 實(shí) 物圖 ： 如下 圖接線 ， VCC 供 5V 電源， GND 為地 線， TRIG 觸發(fā) 控制 信號(hào)輸入， ECHO 回響信號(hào)輸出等四支線。 主程序 本設(shè)計(jì)主程序的思想如下： (1)距離為四位顯示單位為 mm； (2)超聲波每隔 60ms 發(fā)送一次 ； (3)按鍵 S 為測(cè)量啟動(dòng)鍵 ； (4) 系統(tǒng)采用 STC90C52的內(nèi)時(shí)鐘： 12MHz； (5) 超聲波發(fā)送一定時(shí)間后才開始啟動(dòng)檢測(cè)，避免直達(dá)信號(hào)造成誤判。 //允許 T1 中斷 TR1=1。 } 距離計(jì)算程序 程序流程圖 ，如圖 理工大學(xué)學(xué)士論文 23 超 出 檢 測(cè) 距 離計(jì) 算 距 離開 始賦 予 數(shù) 組 值 為1 0賦 予 數(shù) 組 正 常值結(jié) 束是否 圖 計(jì)算距離 框圖 void Conut(void) { time=（ TH0*256+TL0） 10。 //“” } 理工大學(xué)學(xué)士論文 24 else { disbuff[1]=S%1000/100。 //清除數(shù)碼管顯示，因是共陽型，所以不是 0 SMG_q=1。//查找定義好的數(shù)碼管段值與 P0 口輸出 delay()。 //關(guān)閉個(gè)位數(shù)碼管 } } 中斷 程序 本設(shè)計(jì)中需注意當(dāng)距離過遠(yuǎn)或者沒有返回信號(hào)時(shí)候，定時(shí)器 T1 的溢出必須處理。 //800MS 啟動(dòng)一次模塊 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試主要是排除電路中的明顯錯(cuò)誤，將所畫的電路圖制作成 PCB 板之后將所需元件按電路圖連接，檢查是否正確 后對(duì)硬件個(gè)部分進(jìn)行檢測(cè)與調(diào)試，分析各端口是否可靠，尤其是可使用萬用表等器件對(duì)電路進(jìn)行檢查 —— 著重查看電路的開路短路，底線是否可靠。 第三步 ：點(diǎn)擊 openfile 找到并打開 hex 代碼文件。 在我們?yōu)槠谝粋€(gè)學(xué) 期的設(shè)計(jì)中，我們用到了以前學(xué)到的很多知識(shí)，比如電工、單片機(jī)、和 C 語言等。 在以后的工作和學(xué)習(xí)中我將在不斷學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，加強(qiáng)自己的實(shí)踐能力，以更好地掌握所學(xué)知識(shí)。在這里向熱情幫助我的老師、同學(xué)和朋友表示誠摯的謝意！ 理工大學(xué)學(xué)士論文 32 參考文獻(xiàn) [1] 蘇 琳 . 基于 HC SR04 的超聲波測(cè)距器的設(shè)計(jì) .科技信息 . 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Robot has moved from fiction and science fiction movies material widely used in various fields for the development of intelligent putercontrolled electromechanical device system. Tremendous development in robotics, while one of the key ponents of the robot gripper also has been considerable progress. As the robot interaction with the environment and the implementation of parts of the last session, the robot gripper is both an active work environment perception sensor information, but also is the final actuators, is a highly integrated, with a variety of mechanical and electrical sensing function and intelligent system, involving institutions, bionics, automatic control, sensor technology, puter technology, artificial intelligence, munications technology, microelectronics, materials science and other areas of research and interdisciplinary. Robot gripper is developed from simple to plex, from clumsy developed to dexterity, which humanoid robot hand has been developed to be parable with the manpower, it can hold a flower, holding an egg, grab any one thing , but also to carry out some simple operations. As the importance of the robot gripper, the United States, Germany, Japan, Russia and other powers robotics research successfully developed a variety of general and special robot gripper, gripper flexibility and reliability has been greatly improved, coupled with advanced perce