基于mcs51系列單片機的超聲波多普勒測速設(shè)計-資料下載頁
2025-06-02 22:34本頁面
【正文】 圖 10 測頻法流程圖 圖 10 為測頻法測量多普勒頻移的流程圖，采用定時計數(shù)器 T0 和 T1 分別計數(shù)和定時。其中， 程序開始時先為 TF1 初始化，也就是把初始數(shù)據(jù)裝入 TF1，之后單片機一直檢測 口，當有信號輸入 口時，清空 TF0，同時 T0 開始計數(shù)， T1 開始計時，關(guān)閉中斷，計數(shù)過程中不再響應(yīng)中斷，然后檢測 TF1，當TF1 溢出，也就是計時時間到，此時要保 存 T0 的計數(shù)值 N1 和 T1 的計時值 Ts1 ，進而計算出所得頻率： fx1=N1/Ts1 其他部分的軟件設(shè)計 開始 初始化 T1 開外部中斷 等待中斷 響應(yīng)中斷 中斷返回 檢測 口 =1 清空 TF0 T1開始計時 T0開始計數(shù) 關(guān)中斷 TF1 溢出 T0停止計數(shù) 保存數(shù)據(jù) 中斷返回 Y Y N N 通過軟件編程在 口上輸出頻率為 30KHZ 的方波， 由于定時計數(shù)器 T0、T1 都已經(jīng)被用在頻率測量中了，所以對于方波的產(chǎn)生就只能通過延時函數(shù)來實現(xiàn)。也就是在一個循環(huán)體中先把 口置為高電平，然后調(diào)用延時函數(shù) ，把 口取反，之后再次調(diào)用延時函數(shù)。如此循環(huán)便能夠產(chǎn)生方波，方波的頻率由延時時間來決定。 AD 轉(zhuǎn)換部分的軟件設(shè)計為 通過軟件編程向 ADC0809 的 START 端以及單片機的 ALE 端輸入一個正脈沖信號時，便開始 AD 轉(zhuǎn)換，之后單片機便檢測 EOC端，開始轉(zhuǎn)換時為低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束后為高電平，當單片機檢測到 EOC 端為高電平時，打開鎖存器 ，將轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸入到輸出端。 ADC0809 的輸出端通過一個 138 譯碼器和單片機的 口相連，通過逐次改變 138 譯碼器的地址輸入端的輸入信號來選通各個端口。把數(shù)字量輸入單片機，進行頻率測量。 另外，顯示電路也要通過軟件編程來實現(xiàn)它的功能。具體做法為通過 和 口輸出地址信號通過 74HC139 作為片選， 段選為通過 P2 口輸出信號通過 74HC573 鎖存器實現(xiàn)。由于單片機的 I/O 接 口有限，所以要通過動態(tài)掃描的方法實現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。 5．誤差分析 本設(shè)計在實現(xiàn)過程中的誤差來源主要有兩個，一個是超聲波探頭在接收過程中不可避免的會受到一些噪聲的影響；另一個則是 由于計數(shù)器只能進行整數(shù)計數(shù)而引起的 177。1 誤差 。其中第一個噪聲的影響對實驗結(jié)果不會產(chǎn)生較大的影響，原因是 在經(jīng)過了帶通濾波器和低通濾波器后的噪聲將相對較小，再者，其對信號幅度的影響并不會對頻率測量的精度造成影響。對測量結(jié)果產(chǎn)生誤差的主要部分是頻率測量師造成的誤差。 對于頻率測量造成的誤差，其相對誤差為： ε =177。1 /N1=177。1/Ts1fx1=177。fs1/fx1 可見，在同樣的 Ts1 下，測頻法 fx1 的低頻端，誤差遠大于高頻端 ，故可以通過提高多普勒頻移信號的頻率來減小誤差。 本設(shè)計是在我們整個隊所有隊員的通力合作下完成的，在確定整體設(shè)計思想階段，我們在激烈的討論中互相學習，在咨詢老師的同時慢慢的一點一點的確定我們的整體設(shè)計；在具體設(shè)計階段，隊員之間各有分工，有的搜索資料、有的設(shè)計電路、有的撰寫設(shè)計報告，在我們的努力下終于順利完成了此次物理設(shè)計大 賽的設(shè)計報告 ，充分享受團隊合作帶給我們的樂趣 。 本設(shè)計電路設(shè)計簡單，易于實現(xiàn)；所用元器件均較為常見，價格便宜，性價比高；由誤差分析可知，誤差在可以接受的范圍之內(nèi)，測量精度較高，能夠滿足日常生活及精度要求不太高的場合的測速需要。但是由于能力有限，本設(shè)計尚有不足之處，例如：最終測得的速度只是瞬時速度，沒有能夠測量運動物體的速度— 時間 曲線；用數(shù)碼管顯示測量所得數(shù)據(jù)過于簡單，不能完成某些特殊的要求。 在設(shè)計的過程中我們遇到了許多意想不到的困難，原本以為會很簡單的一些電路設(shè)計真正實現(xiàn)起來便會遇到很多不懂得地方。我們在 設(shè)計的過程中學到了很多東西：首先是懂得了團隊合作的精神和合理分工的重要性；其此是增強了我們搜索資料的能力；再次， 通過設(shè)計加深了對學過的知識的理解和運用；最后，提高了對一些應(yīng)用軟件如 Proteus 的操作能力，達到了學以致用的效果。 7 參考 文獻 【 1】 李光仲、劉俊英 基于模擬乘法器的超聲多普勒黏度測量實驗系統(tǒng) 物理實驗 2021 年第 2 期 【 2】 余仕成 ,劉培姣 ,胡亞聯(lián) 關(guān)于多普勒效應(yīng)的進一步討論 孝感學院學報 第29 卷第六期 2021 年 11月 【 3】 陳國強，鄧明長 基于多普勒效應(yīng)的超聲波安防系 統(tǒng) 韶關(guān)學院學報自然科學 第 29卷第六期 2021 年 6 月 【 4】 丁昕，李子健 基于 8051 單片機的頻率測量技術(shù) 東華理工學院 2021 年 5月 【 5】 周美娟，肖來勝 單片機技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計 北京：清華大學出版社 2021 【 6】 閻石 數(shù)字電子技術(shù)基本教程 北京：清華大學出版社 2021 【 7】 遠坂俊昭（日） 測量電子技術(shù)設(shè)計 —— 濾波器篇 北京：科學出版社 2021 【 8】 馬場清太郎（日） 運算放大器應(yīng)用電路設(shè)計 北京：科學出版社 2021 【 9】 辛友順，胡永生，薛小鈴 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 福建 福建科學技術(shù)出版社 2021
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