基于超聲波定位原理的停車輔助系統(tǒng)設(shè)計-文庫吧在線文庫
【正文】 一、設(shè)計題目基于超聲波定位原理的停車輔助系統(tǒng)二、設(shè)計任務(wù)(1) 根據(jù)超聲波測距原理，設(shè)計出系統(tǒng)的硬件電路圖。交通擁擠狀況也日益嚴(yán)重，撞車事件也經(jīng)常發(fā)生，造成了很多不可避免的人聲傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，面對這種情況，設(shè)計一種響應(yīng)快、可靠性高并且比較經(jīng)濟(jì)的汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)顯得非常的重要。對組成各系統(tǒng)電路的芯片進(jìn)行了介紹，并闡述了它們的工作原理。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單。特別是在海洋勘測具有獨特的優(yōu)點。了解超聲波測距的原理的，只有對理論知識有一定的學(xué)習(xí)才能運用到實際操作中。電氣方式包括壓電型、電動型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。超聲波傳感器是一種采用壓電效應(yīng)的傳感器，常用的材料是壓電陶瓷。超聲檢測設(shè)備還具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的優(yōu)點，有利于工程實際使用。壓電材料分為晶體和壓電陶瓷兩類。前者用于超聲波的發(fā)射，后者即為超聲波的接收。反之，如果兩極間未外加電壓，當(dāng)錐形振子接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電信號，這時它就成為超聲波傳感器。本設(shè)計選用的超聲波傳感器是專用型，其型號為TCT4016T和TCT4016R，其中40表示傳感器工作的中心頻率為40KHz,16表示傳感器的外徑為16mm，T和R分別表示發(fā)射器和接收器。單片機(jī)主控芯片使用51系列AT89S51單片機(jī)，該單片機(jī)工作性能穩(wěn)定，同時也是在單片機(jī)課程設(shè)計中經(jīng)常使用到的控制芯片。主要性能參數(shù)：32個可編程I／O口線靈活的在系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或頁寫模式）除此以外AT89S51還提供一個5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。顯示電路采用簡單實用的3位共陽LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機(jī)的P2口，、,數(shù)碼管位驅(qū)運用PNP三極管S9012三極管驅(qū)動。超聲波發(fā)射電路由電阻R三極管BG超聲波脈沖變壓器B及超聲波發(fā)送頭T40構(gòu)成，超聲波脈沖變壓器，在這里的作用是提高加載到超聲波發(fā)送頭兩產(chǎn)端的電壓，以提高超聲波的發(fā)射功率，從而提高測量距離。每隔半周期時間，讓方波輸出腳的電平取反，便可產(chǎn)生40kHz方波。每級放大器的放大倍數(shù)為70倍。 供電電路Fig. Power supply circuit 報警輸出電路為提高測測距系統(tǒng)的實用性，本測距系統(tǒng)的報警輸出提供開關(guān)量信號及聲響信號兩種方式。置位總中斷允許位EA。 sx=0。 if(i=3300) csbint=0。 } 產(chǎn)生超聲波的子程序： 為了方便程序移置及準(zhǔn)確產(chǎn)生超聲波信號，本測距的超聲波產(chǎn)生程序是用匯編語言編寫的進(jìn)退聲波產(chǎn)生程序。（1）溫度對超聲波波速的影響空氣中傳播的超聲波是由機(jī)械振動產(chǎn)生的縱波，由于氣體具有反抗壓縮和擴(kuò)張的彈性模量，氣體反抗壓縮變化力的作用，實現(xiàn)超聲波在空氣中傳播。②收到回波到被檢測出的滯后。由于目前多數(shù)使用晶體振蕩器，其穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度為2050 PPM 級別，對于音速而言，其帶來的誤差在mm級。超聲波傳感器外加的脈沖電壓影響壓電材料的電場強(qiáng)度，從而影響其應(yīng)變量和超聲轉(zhuǎn)換的效率，進(jìn)而影響超聲波幅值。顯示電路采用LED數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)字顯示。另外加上環(huán)境溫度、氣流等的影響，使超聲波測距系統(tǒng)受到干擾尤為嚴(yán)重。同時我還要感謝和我一起做課程設(shè)計的同學(xué)，在課程設(shè)計的短短幾周里，你們給我提出了許多寶貴的意見，給了我不少的幫助和支持。電路元件要選用低噪聲器件，采取合理的電路布局，良好的印刷板走線，并注意進(jìn)行屏蔽。提高超聲波發(fā)射探頭的固有頻率。超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接收，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。（5）超聲波傳感器所加脈沖電壓對測量范圍和精度的影響制作超聲波傳感器的材料分為磁致伸縮材料和壓電材料兩種。收到中斷信號后，單片機(jī)不可能立刻響應(yīng)，至少要完成當(dāng)前的指令，有時還要等待其它中斷服務(wù)結(jié)束，所以這個滯后時間也不確定，從而導(dǎo)致測量結(jié)果的變化。這種誤差不能從根本上消除，但是可以通過根據(jù)測量距離調(diào)整脈沖群的脈沖個數(shù)以及動態(tài)調(diào)整比較電壓來減小這種誤差。在原理上將，超聲波測距有脈沖回波法、共振法和頻差法。 TR0=1。 TR1=1。 超聲波測距子程序及其流程圖void wdzh() { TR0=0。超聲波頭發(fā)送完送超聲波后，立即啟動內(nèi)部計時器T0進(jìn)行計時，為了避免超聲波從發(fā)射頭直接傳送到接收頭引起的直射波觸發(fā)，這時， 2ms時間（這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因，稱之為盲區(qū)值）后。 報警電路Fig. Alarm circuit4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 主程序設(shè)計超聲波測距的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收程序及顯示子程序組成。 顯示電路本系統(tǒng)采用三位一體L E D 數(shù)碼管顯示所測距離值。s的方波信號。由于聲波在空氣中傳播時衰減，所以接收到的波形幅值較低，經(jīng)接收電路放大，整形，最后輸出一負(fù)跳變，輸入單片機(jī)的P3腳。 超聲波測距單片機(jī)系統(tǒng)超聲波測距單片機(jī)系統(tǒng)主要由：AT89S51單片機(jī)、晶振、復(fù)位電路、電源濾波部份構(gòu)成。本系統(tǒng)由單片機(jī)AT89S51控制，包括單片機(jī)系統(tǒng)、發(fā)射電路與接收放大電路和顯示電路幾部分組成，如圖31 所示。低功耗空閑和掉電模式－單片機(jī)采用AT89S51，系統(tǒng)晶振采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離[2]。當(dāng)所用壓電材料不變時，改變壓電陶瓷晶片的幾何尺寸，就可非常方便的改變其固有諧振頻率。也就是說，在壓電陶瓷晶片上加有頻率為f0交流電壓，它就會產(chǎn)生同頻率的機(jī)械振動，這種機(jī)械振動推動空氣等媒介，便會產(chǎn)生超聲波。因此，用這種材料可以制成超聲傳感器。流體動力型包括有氣體和液體兩種類型的哨笛。超聲波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特點，可產(chǎn)生較大力量，并且在不同的媒質(zhì)介面，超聲波的大部分能量會反射。 系統(tǒng)整體方案的論證超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量。超聲波測距技術(shù)在社會生活中已有廣泛的應(yīng)用，目前對超聲波的精度要求越來越大。該設(shè)計可廣泛應(yīng)用在生活、軍事、工業(yè)等各個領(lǐng)域，它需要設(shè)計者有較好的數(shù)電、模電知識，并且有一定的編程能力，綜合運用所學(xué)的知識實現(xiàn)對超聲波發(fā)射與接收信號進(jìn)行控制，通過單片機(jī)程序?qū)Τ暡ㄐ盘栠M(jìn)行相應(yīng)的分析、計算、處理最后顯示在LED數(shù)碼管上。AT89S51目 錄摘 要 VIAbstract VI目 錄 VI1 緒論 1 課題設(shè)計的目的和意義 1 國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀 12 總體方案 3 本設(shè)計的研究方法 3 3 系統(tǒng)整體方案的論證 3 超聲測距原理 3 超聲波測距概述 3 超聲波傳感器介紹 4 超聲波測距的原理 63 系統(tǒng)硬件設(shè)計 7 AT89S51單片機(jī) 8 8 超聲波測距單片機(jī)系統(tǒng) 9 超聲波發(fā)射、接受電路 9 顯示電路 11 供電電路 11 報警輸出電路 124 系統(tǒng)軟件設(shè)計 12 主程序設(shè)計 12 超聲波測距子程序及其流程圖 13 超聲波測距流程圖 155誤差分析 18結(jié)論 19參考資料 21致 謝 22附錄一 超聲波測距原理圖 23 VI 1 緒論 課題設(shè)計的目的和意義隨著汽車的普及，越來越多的家庭擁有了汽車。本系統(tǒng)采用軟硬結(jié)合的方法，具有模塊化和多用化的特點。三、設(shè)計計劃本設(shè)計共3周。(2) 實現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的距離。超聲波測距法是一種最常見的距離測量方法。論文介紹了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，通過編程來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。所以超聲波測距法是一種非常簡單常見的方法，應(yīng)用在汽車停車的前后左右防撞的近距離測量，
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