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基于單片機(jī)的汽車倒車?yán)走_(dá)超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計-資料下載頁

2024-11-17 20:58本頁面

【導(dǎo)讀】隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展交通運(yùn)輸業(yè)日益興旺,汽車的數(shù)量大幅攀升。車防撞預(yù)警系統(tǒng)勢在必行,超聲波測距法是最常見的一種距離測距方法,本文介紹的就是利用超聲波測距法設(shè)計的一種倒車防撞報警系統(tǒng)。統(tǒng)核心部分就是超聲波測距系統(tǒng)的研制。就顯得非常重要了。整個電路采用模塊化設(shè)計,由主程。序、預(yù)置子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。探頭的信號經(jīng)單片機(jī)綜合分析處理,實(shí)現(xiàn)超聲波測距儀的各種功能。相關(guān)部分附有硬件電路圖、程序流程圖。對系統(tǒng)各個單元的原理進(jìn)行了介紹。并闡述了它們的工作原理。論文介紹了系統(tǒng)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu),通過編程來。最后,通過對系統(tǒng)的誤差分析,給出了較完善的方案。

  

【正文】 擾的緣故 在測量時有一部分的聲波是從發(fā)射探頭直接轉(zhuǎn)收到接收探頭的,這部分聲波即是余波信號,這種余波對測量的干擾是挺大的 [8]。但是這種干擾能夠通過別的方法進(jìn)行處理,比如軟件算法的方法去消除直達(dá)波的干擾。當(dāng)芯片收到信號波時自動判定收到的超聲波信號是發(fā)射的聲波衍射而返回來的信號時就會自動忽略掉,繼續(xù)去等待檢測在這個工作周期內(nèi)是否有有效反射波反射回來,如果有就進(jìn)行處理,沒有就進(jìn)行新的一次測量。 硬件電路制作完成并調(diào)試好后,便可將程序編譯好下載到單 片機(jī)試運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測量的間隔時間,以適應(yīng)不同距離的測量需要。根據(jù)所設(shè)計的電路參數(shù)和程序,測距儀能測的范圍為 ~ ,測距儀最大誤差不超過 1cm。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對測量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析,不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測量要求。 哈爾濱理工大學(xué)??飘厴I(yè) 論文 22 總結(jié) 由于時間和其它客觀上的原因,此次設(shè)計沒有做出實(shí)物。但是對設(shè)計有一個很好的理論基礎(chǔ)。設(shè)計的最終結(jié)果是使超聲波測距儀 能夠產(chǎn)生超聲波,實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收,從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法測量物體 間的距離。以數(shù)字的形式顯示測量距離。 超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受,根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。實(shí)用的測距方法有兩種,一種是在被測距離的兩端,一端發(fā)射,另一端接收的直接波方式,適用于身高計;一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式,適用于測距儀。此次設(shè)計采用反射波方式。 超聲波測距儀 硬件電路的設(shè)計主要包括 AT80C51 單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波 接收電路三部分。單片機(jī)采用 AT89C51 其兼容系列。采用 12MHz 高精度的晶振,以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率,減小測量誤差。單片機(jī) 用 40kHz的方波信號,利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實(shí)用的 4 位共陽 LED 數(shù)碼管 。 超聲波 發(fā)射電路主要由反相器 74LS04和超聲波發(fā)射換能器 T構(gòu)成,單片機(jī) 40kHz的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極,另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極,用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端,可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采兩個反向器并聯(lián),用以提高驅(qū)動能力。上位電阻R1O、 R11 一方面可以提高反向 器 74LS04 輸出高電平的驅(qū)動能力,另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果,縮短其自由振蕩時間。壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號,其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時,壓電晶片會發(fā)生共振,并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波,這時它就是一個超聲波發(fā)生器;反之,如果兩電極問未外加電壓,當(dāng)共振板接收到超聲波時,將壓迫壓電晶片作振動,將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號,這時它就成為超聲波接收換能器。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同,使用時應(yīng)分清器 件上的標(biāo)志。 超聲波檢測接收電路 主要是由 集成電路 CX20206A組成,它是一款紅外線檢波接收的專用芯片,常用于電視機(jī)紅外遙控接收器??紤]到紅外遙控常用的載波頻率 38 kHz與測距的超聲波頻率 40 kHz較為接近,可以利用它制作超聲波檢測接收電路。實(shí)驗(yàn)證明用 CX20206A接收超聲波 (無信號時輸出高電平 ),具有很好的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。適當(dāng)更改電容 C4的大小,可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。 哈爾濱理工大學(xué)??飘厴I(yè) 論文 23 超聲波測距儀的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。我們知道 C 語言程 序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法,匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細(xì)計算程序運(yùn)行的時間,而超聲波測距儀的程序既有較復(fù)雜的計算(計算距離時),又要求精細(xì)計算程序運(yùn)行時間(超聲波測距時),所以控制程序可采用 C 語言和匯編語言混合編程。主超聲波測距儀主程序利用外中斷 0 檢測返回超聲波信號,一旦接收到返回超聲波信號(即 INT0 引腳出現(xiàn)低電平),立即進(jìn)入中斷程序。進(jìn)入中斷后就立即關(guān)閉計時器 T0停止計時,并將測距成功標(biāo)志字賦值 1。如果當(dāng)計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號,則定時器 T0 溢出中斷將外中斷 0 關(guān)閉,并將測距成功標(biāo)志字 賦值 2 以表示此次測距不成功。 前方測距電路的輸出端接單片機(jī) 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(jī) INT1 端口,同時單片機(jī) 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。 超聲波測距的算法設(shè)計原理為超聲波發(fā)生器 T 在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號,當(dāng)這個超聲波遇到被測物體后反射回來,就被超聲波接收器 R所接收到。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間,就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。 在啟動發(fā)射電路的同時啟動單 片機(jī)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(fù)跳變,在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個中斷請求信號,單片機(jī)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。 在元件及調(diào)制方面, 由于采用的電路使用了很多集成電路。外圍元件不是很多,所以調(diào)試應(yīng)該不會太難。一般只要電路焊接無誤,稍加調(diào)試應(yīng)該會正常工作。電路中除集成電路外,對各電子元件也無特別要求。 根據(jù)測量范圍要求不同,可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容 C0的大小,以獲得合 適的接收靈敏度和抗干擾能力。 哈爾濱理工大學(xué)??飘厴I(yè) 論文 24 致謝 首先,我要感謝我的 指導(dǎo) 老師 孫克偉 老師在畢業(yè)設(shè)計中對我給予的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求,同時 也要感謝學(xué)校其他老師在我畢業(yè)設(shè)計種給我的幫助和支持 。在我畢業(yè)論文 設(shè)計 期間, 各位老師在無論是在生活還是專業(yè)知識上都給我提供了很大的幫助。在你們 的幫助和關(guān)懷, 我才得以順利的完成我的畢業(yè)設(shè)計 ,借此機(jī)會,向 各位老師 表示由衷的感 謝 。 在此階段,我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺,這除了自身的努力外,與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。 在我畢業(yè)論文開題、調(diào)查、研究和撰寫過程中, 孫克偉 老師給予了我耐心、細(xì)致和全面的幫助,在此表示感謝!論文的寫作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。孫老師的諄諄誘導(dǎo)、同學(xué)的熱心幫助,是我堅持完成論文的動力源泉。從論文的選題、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿,從內(nèi)容到格式,從標(biāo)題到標(biāo)點(diǎn),都費(fèi)盡心血。沒有孫老師的辛勤栽培、孜孜教誨,就沒有我論文的順利完成。 其次,我還要感謝畢業(yè)小組的各位成員。在畢業(yè)設(shè)計的短短幾月里,你們無私的向我提出很多寶貴的意見,給了我不少幫助,在此也衷心的謝謝你們。 最后我要感謝我親愛的家人,是他們默默的支持我,鼓勵我,在我成長和求學(xué)的道路上為我指明前進(jìn)的方向,在生活和學(xué)習(xí)上給予我無私的愛,是我有信心面對一切,走出大學(xué)的校園,踏上社會的征途。 在此,對于給予我?guī)椭娜耍覠o法一一列舉,在此一并對你們表示真心的謝意 哈爾濱理工大學(xué)專科畢業(yè) 論文 25 參考文獻(xiàn) ,胡漢才,北京,清華大學(xué)出版社, (第 2 版) DSP 的多超聲測距數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。葉濤,陳紅軍,楊國勝,侯增廣,譚民,電子技術(shù)應(yīng)用, 2020; 12:28 .MCU51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù) .北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 1993. 6 .單片機(jī)微型計算機(jī)原理與接口技術(shù) (第二版 ).武漢:華中理工大學(xué)出版社, .紅外線與超聲波遙控 .北京:人民郵電出版社, .程序設(shè)計基礎(chǔ)與 C 語言 .陜西:西安電子科技大學(xué)出版社, 1998 ,程退安,姚萬生.單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用 [M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 1994. 8. Suh, Charles W. O’Donnell, Srinivas Devadas, Aegis: a singlechip secure processor, IEEE Design and Test of Computers. 2020: 570~ 580 9. Mt. Prospect. MCS 51 Family of Microcontrollers Architectural Overview. September 1993 Ogata. Moden Control Engineering. Publishing house of electronics industry, 2020: 196~ 202 哈爾濱理工大學(xué)專科畢業(yè) 論文 26 附錄
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