【正文】 15P16P17P20P21P22P34P35P36P37 P23TrigEcho 圖 2 最小系統(tǒng) 硬件電路 總 設(shè)計(jì)見圖 3， 從以上的分析可知在本設(shè)計(jì)中要用到如下器件： STC89C5 超聲波 傳感器、按鍵、 四位數(shù)碼管 、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路。 就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。能 夠在很多 環(huán)境 情況下進(jìn)行距離 在線標(biāo)定， 也 可 以 直接用 液位控制，而且能夠設(shè)定 差值 ，直接顯示 液位罐的液位 高度 、料位高度。 1 20xx 屆畢業(yè)生 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 題 目 : 基于單片機(jī)超聲波測(cè)距儀汽車防撞系統(tǒng) 院系名稱： 信息學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電信 1108 學(xué)生姓名： 顧豪貝 學(xué) 號(hào)： 20xx16910817 指導(dǎo)教師： 楊鐵軍 教師 職稱： 教授 20xx 年 5 月 29 日 I 摘 要 隨著汽車的不斷普及，特別是中國汽車市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，由汽車帶來的一系列問題一一顯露，本文介紹的防撞報(bào)警系統(tǒng)為汽車的 倒車報(bào)警裝置的研究提供了一些可行性方案。 所以，超聲波測(cè)距技術(shù)在空氣測(cè)距的特殊環(huán)境下有 廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。其中 D1 為電源工作指示燈 。實(shí)物如下圖 4。 圖 5 人的聽覺范圍 超聲波的特性有： （ 1）束射特性 由于超聲波的波長短，超聲波射線可以和光線一樣，能夠反射、折射，也能聚焦，而且遵守幾何光學(xué)上的所有定律。物資分子由于振動(dòng)所獲得的能量除了與分子 本身的質(zhì)量有關(guān)外，主要是由分子的振動(dòng)速度的平方?jīng)Q定的 ,所以如果聲波的頻率愈高，也就是物質(zhì)分子愈能得到更高的能量。 超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備。我們選用壓電式超聲波傳感器。 圖 6 超聲波傳感器結(jié)構(gòu) 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。 當(dāng)電壓作用于壓電陶瓷時(shí)，就會(huì)隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機(jī)械變形。電磁波的傳播速度是 3 108m/s，而聲波在空氣中的傳播速度很慢，約為 344m/s (20℃時(shí) )。 c=+ (m/s) 式中， t=溫度 (℃ )也就是說，聲音傳播速度隨周圍溫度的變化而有所不同。超聲波傳感器的靈敏度直接影響著系統(tǒng)測(cè)距范圍，如圖 7所示為幾種中常見超聲波傳感器的靈敏度圖，從圖中可以發(fā)現(xiàn) 40KHz時(shí)傳感器的聲壓級(jí)最高，也就是說 40KHz時(shí)所對(duì)應(yīng)的靈敏度最高。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離 (s)，即： s=340t/2 最常用的超聲測(cè)距的方法是回聲探測(cè)法 ， 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物面阻擋就立即反射回來，超聲波接收器收到反射回的超聲波就立即停止計(jì)時(shí)。 t— 超聲波從發(fā)射到接收所需要的時(shí)間 . 將（ 3— 2）、（ 3— 3）代入（ 31）中得： ]c o s [21 HLarctgvtH ? ( 34) 其中 ,超聲波的傳播速度 v 在一定的溫度下是一個(gè)常數(shù) (例如在溫度 T=30 度時(shí) ,V=349m/s)。例如使用晶振頻率為 12MHz 時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于 2us。如圖 14 示為復(fù)位電路。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 由于超聲波也是一種聲波，其聲速 V與溫度有關(guān)。然后，測(cè)量角度與聲壓 (靈敏度 ) 之間的關(guān)系。 4. 衰減 傳播到空氣中的超聲波強(qiáng)度隨距離的變化成比例地減弱，這是因?yàn)檠苌洮F(xiàn)象所導(dǎo)致的在球形表面上的擴(kuò)散損失，也是 因?yàn)榻橘|(zhì)吸收能量產(chǎn)生的吸收損失。正是由于這種較高的分辨率特性，才使 我們有可能在進(jìn)行測(cè)量時(shí)獲得很高的精確度。利用這一原理，當(dāng)給由兩片壓電陶瓷或一片壓電陶瓷和一個(gè)金屬片構(gòu)成的振動(dòng)器，所謂叫雙壓電晶片元件，施加一個(gè)電信號(hào)時(shí)，就會(huì)因彎曲振動(dòng)發(fā)射出超聲波。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。逆壓電效應(yīng)將高頻電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波，可作為發(fā)射探頭；而利用正壓電效應(yīng)，將超聲振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，可作為接收探頭。主要取決于制造晶片本身。由于晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能都是不同的，我們使用前必須預(yù)先了解清楚該探頭的性能參數(shù)。 （ 4）超聲波的聲壓特性 當(dāng)聲波進(jìn)入某物體時(shí) ,由于聲波振動(dòng)使物質(zhì)分子相互之間產(chǎn)生壓縮和稀疏的作用，將使物質(zhì)所受的壓力產(chǎn)生變化。 5 （ 2）吸收特性 聲波在各種介質(zhì)中傳播時(shí)，隨著傳播距離的增加，其強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱，這是 因?yàn)榻橘|(zhì)要吸收掉它的部分能量。 圖 4 超聲波 模塊實(shí)物圖 4 超聲波探測(cè)模塊 HCSR04 的使用方法如下： IO 口觸發(fā)，給 Trig 口至少 10us 的高電平，啟動(dòng)測(cè)量；模塊自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40Khz 的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；有信號(hào)返回，通過 IO 口 Echo 輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間，測(cè) 試距離 =（高電平時(shí)間 *340） / 2，單位為 m。 電超聲波傳感器模塊 S 電源 按鍵控制 四位數(shù)碼管顯示 報(bào)警蜂鳴器 3 E1D2DP3C4G54H62H9