【導(dǎo)讀】專業(yè)電氣工程及其自動化。撰寫日期2021年3月13日

　　

【正文】 nop ； nop ； djnz 14h， here； ret 前方測距電路的輸入端接單片機 端口，單片機執(zhí)行上面的程序后，在 端口輸出一個 40kHz 的脈沖信號，經(jīng)過三極管 T 放大，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭 UCM40T，發(fā)出 40kHz 的脈沖超聲波，且 持續(xù)發(fā)射 200ms。右側(cè)和左側(cè)測 距電路的輸入端分別接 和 端口，工作原理與前方測距電路相同。 超聲波的接收與處理 接收頭采用與發(fā)射頭配對的 UCM40R，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?，?jīng)運算放大器 IC1A 和 IC1B 兩極放大后加至 IC2。 IC2 是帶有鎖 定環(huán)的音頻譯碼集成塊LM567，內(nèi)部的壓控振蕩器的中心頻率 f0=1/，電容 C4 決定其鎖定帶寬。調(diào)節(jié)R8 在發(fā)射的載頻上，則 LM567 輸入信號大于 25mV，輸出端 8 腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖?，作為中斷請求信號，送至單片機處理 . 前方測距電路的輸出端接單片機 INT0 端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機 INT1 端口，同時單片機 和 接到 IC3A 的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。部分源程序如下： receive1： push psw push acc clr ex1； 關(guān)外部中斷 1 jnb ,right； 引腳為 0,轉(zhuǎn)至右測距 電路中斷服務(wù)程序 jnb ,left； 引腳為 0,轉(zhuǎn)至左測距電路中斷服務(wù)程序 return： SETB EX1； 開外部中斷 1 pop acc pop psw reti right： ... ； 右測距電路中斷服務(wù)程序入口 ajmp return left： ... ； 左測距電路中斷服務(wù)程序入口 ajmp return 計算超聲波傳播時間 在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內(nèi)部的定時器 T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當(dāng)收到超聲波反射波時，接收電路 輸出端產(chǎn)生一個負跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間差，計算距離。其部分源程序如下： RECEIVE0： PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ； 關(guān)外部中斷 0 MOV R7, TH0 ； 讀取時間值 MOV R6, TL0 CLR C MOV A, R6 SUBB A, 0BBH； 計算時間差 MOV 31H, A ； 存儲結(jié)果 MOV A, R7 SUBB A, 3CH MOV 30H, A SETB EX0 ； 開外部中斷 0 POP ACC POP PSW RETI 對于一個平坦的目標，距離測量包括兩個階段 :粗糙的測量和精細測量。 第一步：脈沖的傳送產(chǎn)生一種簡單的超聲波。 第二步：根據(jù)公式改變回波放大器的獲得量直到回撥被檢測到。 第三步：檢測兩種回波的振幅與過零時間。 第四步：設(shè)置回波放 大器的所得來規(guī)格輸出，假定是 3 伏。通過脈沖的周期設(shè)置下一個脈沖。根據(jù)第二部的數(shù)據(jù)設(shè)定時間窗。 第五步：發(fā)射兩串脈沖產(chǎn)生干擾波。測量過零時間與回波的振幅。如果逆向發(fā)生在回波中，決定要不通過在低氣壓插入振幅。 第六步：通過公式計算距離 y。 超聲波測距系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。定時中斷服務(wù)子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務(wù)子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結(jié)果的輸出等工作。 結(jié)論 對所要求測量范圍 30cm~200cm內(nèi)的平面物體做了多次測量發(fā)現(xiàn)，其最大誤差為，且重復(fù)性好?？梢娀趩纹瑱C設(shè)計的超聲波測距系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、測量誤差小等特點。因此，它不僅可用于移動機器人，還可用在其它檢測系統(tǒng)中。 思考：至于為什么接收不用晶體管做放大電路呢，因為放大倍數(shù)搞不好，集成放大電路，還帶自動電平增益控制，放大倍數(shù)為 76dB，中心頻率是 38k 到 40k，剛好是超聲波傳感器的諧振頻率 。 參考文獻 1. Fox, ., KhuriYakub, . and Kino, ., High Frequency Acoustic Wave Measurement in Air, in Proceedings of IEEE 1983 Ultrasonic Symposium, October 312 November, 1983, Atlanta, GA, pp. 5814. 2. Martin Abreu, ., Ceres, R. and Freire, T., Ultrasonic Ranging: Envelope Analysis Gives Improved Accuracy, Sensor Review, Vol. 12 No. 1, 1992, pp. 1721. 3. Parrilla, M., Anaya, . and Fritsch, C., Digital Signal Processing Techniques for High Accuracy Ultrasonic Range Measurements, IEEE Transactions: Instrumentation and Measurement, Vol. 40 No. 4, August 1991, pp. 75963. 4. Canali, C., Cicco, ., Mortem, B., Prudenziati, M., and Taron, A., A Temperature Compensated Ultrasonic Sensor Operating in Air for Distance and Proximity Measurement, IEEE Transaction on Industry Electronics, Vol. IE29 No. 4, 1982, pp. 33641. 5. Martin, ., Ceres, R., Calderon, L and Freire, T., Ultrasonic Ranging Gets Thermal Correction, Sensor Review, Vol. 9 No. 3, 1989, pp. 1535.