超聲波傳感器(2)-資料下載頁
2025-02-21 09:37本頁面
【正文】 來測量距離，對于距離較短和要求不高的場合我們可認(rèn)為空氣中的聲速為常數(shù)，通過測量回波時(shí)間 T利用公式 S=V*(T/2) 其中， S為被測距離、 V為空氣中聲速、 T為回波時(shí)間（ T=T1+T2） 便可計(jì)算出距離。 圖 1 測距的原理 一、設(shè)計(jì)思路： 超聲波測距系統(tǒng)框圖 超聲波發(fā)射和接收時(shí)差 C = +（米 /秒） φ為測出的溫度。 聲波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)的密度有關(guān)，而密度是溫度壓力的函數(shù) .因此，當(dāng)溫度變化時(shí)，聲速成也要發(fā)生變化，而且影響比較大，使得測量結(jié)果難以精確。因而必須采取補(bǔ)償措施 測距儀通過單片機(jī)編程送出 40kHz 的方波信號 至 信號處理器 ,經(jīng)過 壓電換能器 將信號發(fā)射出去 ,該信號遇到障礙物則反射回來（在此稱為回波）。這時(shí) ,壓電換能器將接收的回波 ,通過信號處理的 檢波放大 、 整形 及一系列常見電路的處理 ,最后 送至單片機(jī)中斷口 ，單片機(jī)通過中斷控制得出超聲波在空氣中的傳播時(shí)間 t，最后根據(jù)公式 s=v t/2便可得出測量結(jié)果 (v為聲速 )，單片機(jī)將測量結(jié)果通過 4位七段數(shù)碼管顯示 。 二、硬件設(shè)計(jì)： 編程由單片機(jī) IO口端口輸出 40 kHz左右的方波脈沖信號，由于單片機(jī)端口輸出功率不夠， 40 kHz方波脈沖信號分成兩路，送給一個(gè)由 74HC04組成的推挽式電路進(jìn)行功率放大以便使發(fā)射距離足夠遠(yuǎn)，滿足測量距離要求，最后送給超聲波發(fā)射換能器TCT40－ 16T以聲波形式發(fā)射到空氣中。圖中輸出端上拉電阻 R31， R32，一方面可以提高反向器 74HC04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增加超聲換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時(shí)間。 二、硬件設(shè)計(jì)： ?CX20226是一款應(yīng)用廣泛的紅外線檢波接收的專用芯片。由于紅外遙控常用的載波頻率 38 kHz與測距的超聲波頻率 40 kHz比較接近，而且其內(nèi)部設(shè)置的濾波器中心頻率 f0五可由其 5腳 外接電阻調(diào)節(jié)，阻值越大中心頻率越低，范圍為 30～ 60 kHz。 ? CX20226內(nèi)部由 前置放大器 、 限幅放大器 、 帶通濾波器 、 檢波器 、 積分器及整形電路 構(gòu)成。 工作過程如下：接收的回波信號先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，將信號調(diào)整到合適幅值的矩形脈沖，由濾波器進(jìn)行頻率選擇，濾除干擾信號，再經(jīng)整形，送給輸出端 7腳。當(dāng)接收到與 CX20226濾波器中心頻率相符的回波信號時(shí)，其輸出端 7腳就輸出低電平，而輸出端 7腳直接接到． AT89S52的 INT0引腳上，以觸發(fā)中斷。若頻率有一些誤差，可調(diào)節(jié)芯片引腳 5的外接電阻 R42，將濾波器的中心頻率設(shè)置在 40 kHz，就可達(dá)到理想的效果。 負(fù)跳變產(chǎn)生的下降沿 超聲波溫度補(bǔ)償電路主要是由溫度傳感器 DS18B20測量當(dāng)前溫度，并將采集到的數(shù)字信號直接傳送到單片機(jī)中；然后單片機(jī)將該數(shù)值代入公式算法中進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，從而輸出經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)妮^為準(zhǔn)確的數(shù)值。 三、軟件設(shè)計(jì) 程 序 開 始初 始 化超 聲 波 發(fā) 射 ， 計(jì) 時(shí) 開 始超 聲 波 接 收 ， 讀 計(jì) 數(shù) 器 值根 據(jù) 公 式 計(jì) 算 距 離加 入 溫 度 補(bǔ) 償 ， 得 到 測 量 距 離顯 示 距 離延 時(shí)作業(yè)： 請對超聲波傳感器的應(yīng)用狀況作個(gè)調(diào)查，看看都有哪些已經(jīng)在生產(chǎn)的產(chǎn)品。然后談?wù)勀阏J(rèn)為可以開發(fā)什么新產(chǎn)品，說明的市場前景和工作原理。 根據(jù)你已學(xué)過的知識設(shè)計(jì)一個(gè)超聲波測距實(shí)用裝置 (畫出原理框圖 )，并簡要說明它探傷的工作過程 ?
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