基于超聲波防撞報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-10-08 18:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 kΩ，沒有接受信號是該端輸出為高電平，有信號時(shí)則產(chǎn)生下降。 8 腳：為電源端。該引腳接電源正極，電壓為 ～ 5V。 2． 1． 3 超聲波接收器的設(shè)計(jì) 超聲波接收器包括超聲波接受探頭，信號放大電路及波形變換電路 3 部分。超聲波接收器設(shè)計(jì)圖如圖 3a 和圖 3b所示。 按照超聲波原理，微處理器需要的只是第一個(gè)回波的時(shí)刻。接收電路的設(shè)計(jì)可采用通用電路來實(shí)現(xiàn)。超聲波在空氣中傳播時(shí)，其能量的衰減程 度與距離成正比，距離越近、信號越強(qiáng)，距離越遠(yuǎn)、信號越弱，通常在 lmv～ 1V之間。放大電路采用單電源供電，信號放大和變換采用一片 LM324 通用運(yùn)算放大器，前三級為放大器設(shè)計(jì)，后一級為比較器設(shè)計(jì)。為滿足交流信號的需要，每一級放大器均采用電容電路進(jìn)行電平偏移，即圖 3b 中的 C C C10 和 C11，容量均為 10uf,實(shí)現(xiàn)單電源條件下交流信號的放大。對交流信號而言，電容為短路，前三級放大電路的放大增益均為 10。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，距離較近時(shí)，兩級放大的增益能輸出足夠強(qiáng)度的信號，在第 3級有可能出現(xiàn)信號飽和，但距離較遠(yuǎn)時(shí)，必須 采用三級放大電路。合理調(diào)節(jié)電位器 R10，選擇比較基準(zhǔn)電壓，使測量更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)證明，比較參考電壓的選取非常關(guān)鍵，它與測量靈敏度、系統(tǒng)魯棒性都有關(guān)聯(lián)。選小可提高測量靈敏度，但魯 棒性下降，容易出現(xiàn)虛假回波被捕捉的情況，選大則情況相反。 2． 1． 4 基于 DSl8820 的溫度測量電路溫度測量電路 基于 DSl8820 是是美國 DALLS 公司出品的數(shù)字溫度傳感器，其耐磨耐碰、體積小 、使用方便、封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域?；诔暡ǖ钠嚪雷矆?bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用的是 DSl8B20 數(shù)字溫度傳感器。 2． 1． 5 聲光報(bào)警電路和主機(jī)電路的設(shè)計(jì) ISDl420 為美國 ISD 公司出品的優(yōu)質(zhì)的單片機(jī)錄放電路，由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。系統(tǒng)主機(jī)電路的設(shè)計(jì)圖如圖 4所示。 2． 1． 6 軟件設(shè)計(jì) 1)DSl8820 的接口程序設(shè)計(jì) DSl8820 的工作協(xié)議流程是，初始化一 ROM操作指令 一 存儲器操作指令一數(shù)據(jù)傳輸。其工 作時(shí)包括：初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序。每種工作時(shí)序都有相應(yīng)的要求【 710】。初始化的實(shí)質(zhì)是使 DSl8B20 復(fù)位，主要是通過判斷存在脈沖的形式來實(shí)現(xiàn)。 2)溫度補(bǔ)償和距離計(jì)算 溫度補(bǔ)償是求取聲速過程中的一個(gè)必要環(huán)節(jié)。為簡化程序設(shè)計(jì)，在測距環(huán)節(jié)中，采用查表法進(jìn)行 溫度補(bǔ)償，其目的就是為了避開復(fù)雜的浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算及浮點(diǎn)結(jié)果中各字節(jié)的提取操作。關(guān)鍵在于根據(jù)溫度值進(jìn)行聲速的溫度補(bǔ)償，得到聲速以及超聲波的發(fā)送與接收的時(shí)間差來獲取。時(shí)間差的獲取則是通過計(jì)時(shí)器的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，即再發(fā)射聲速后啟動定時(shí)計(jì)數(shù)，得到第一回波信號停止計(jì)數(shù) ，假設(shè)時(shí)間值為 2字節(jié) (單位為微秒 )，進(jìn)行編程。測得超聲波發(fā)射和接收回波的時(shí)間差出以及現(xiàn)場溫度 r，即可精確 計(jì)算出從發(fā)射點(diǎn)到障礙物的距離。 3 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 考慮到本設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，系統(tǒng)只需提供簡單的嘀嘀聲作為報(bào)警信號即可。所以，報(bào)警電路不需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)，只需用 NPN三極管控制蜂鳴器發(fā)聲即可，具體電路如圖所示。 4 程序流程設(shè)計(jì) 主程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的功能，主程序的編寫是在各個(gè)子程序的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。主程序程序指導(dǎo)各個(gè)子程序依次工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的測距功能。主程序開始時(shí)，要對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，初始化包括 I/O 端 口的初始化、中斷的初始化、定時(shí)器的初始化等等。在初始化完成后，由定時(shí)器 T0 產(chǎn)生 40KHz 脈沖信號。由單片機(jī)
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