畢業(yè)設(shè)計—超聲波測距儀的設(shè)計-資料下載頁
2024-11-30 02:02本頁面
【導(dǎo)讀】被測物體無直接接觸，能夠清晰穩(wěn)定地顯示測量結(jié)果。由于超聲波指向性強，能。超聲波測距器，可以應(yīng)用于汽車。長度的測量等場合。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到。制上也得到了廣泛的應(yīng)用。單片機為該測距儀的核心單元，實現(xiàn)發(fā)射電路的控制和接收數(shù)據(jù)的處。本系統(tǒng)在10～200cm的距離內(nèi)測量精度可達±，并且易于調(diào)試，成本。低廉，具有很強的實用價值和良好的市場前景。
【正文】 8B20 集成溫度傳感器。 DS18B20 采用了 DALASS 公司的 1WIRE 總線專利技術(shù)，能夠僅在占用控制器一個 I/O 口的情況下工作（芯片可由數(shù)據(jù)線供電），極大的方便了使用者的調(diào)試使用，而且其在－ 10oC ～＋ 85oC 的工作環(huán)境下可以保持 177。 % 的使用精度，在這個空間內(nèi)足以保證為超聲波測距設(shè)備提供足夠的精度范圍。 通過 DS18B20 芯片獲得的數(shù)據(jù)信號經(jīng)由 1WIRE 總線傳至 MCU ，由軟件進行聲速換算。為了更好的實現(xiàn)換算過程同時兼顧設(shè)備的使用成本，我們采用宏晶公司的最新推出的 STC12C5410 單 片機實現(xiàn)超聲波測距的各項功能。 STC12C5410 采用了低成本、低功耗、強抗干擾設(shè)計，并且在最高支持 48MHz 的前提下能夠?qū)崿F(xiàn) 1 個時鐘 / 機械周期的運行速度。由于能夠使用高頻率的晶振，因此相對于普通單片機來說可以有效的減少由計時問題帶來的量化誤差，能夠滿足較高精度超聲波測距儀的設(shè)計要求。 （ 2） 標桿校正的方法提高測距精度 在復(fù)雜環(huán)境下，如果難于獲得環(huán)境溫度，或者不便獲得環(huán)境溫度時，如果仍舊要求較高的測量精度，我們采用所謂標桿校正的方法實現(xiàn)超聲波測距精度的校正。標桿校正的示意圖如圖 15 所示 。 圖 16 標桿校正的示意圖 超聲波測距裝置首先測量距離已 知為 h 的基平面（標桿）聲波往返所用的時間，而后由測得的時間和距離 h 根據(jù)公式 ⑷ 求出當?shù)芈曀?。通過這樣的方法，我們也能夠順利的求出聲速，省去 了使用傳感器測量溫度所帶來的麻煩。因此，只用為測距設(shè)備設(shè)定 “ 標定 ” 和 “ 測量 ” 兩種狀態(tài)，即能夠?qū)崿F(xiàn)溫度校正所能實現(xiàn)的高精度測距功能。 18 測量結(jié)果 按照設(shè)計的硬件電路和軟件，做成成品，調(diào)試好后，對系統(tǒng)進行測試，測試數(shù)據(jù)如表 1 和表 2 所示。其中表 1 為左邊測距數(shù)據(jù) （綠燈亮時） ，表 2 為右邊測距數(shù)據(jù) （紅燈亮時） 。 測量單位： cm。 表 1 左邊測距數(shù)據(jù) 實際距離 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25 測量 距離 13 14 15 16 17 18 19 21 23 26 誤 差 0 1 1 1 1 1 1 3 3 1 實際距離 30 35 40 45 50 61 70 80 90 100 測量 距離 31 37 41 46 50 61 70 80 90 100 誤 差 1 2 1 1 0 0 0 0 0 0 實際距離 130 150 200 250 270 280 300 310 315 320 測量 距離 130 149 199 247 269 277 298 308 312 318 誤 差 0 1 1 3 1 3 2 2 3 2 實際距離 323 327 333 338 343 348 352 359 362 367 測量距離 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 誤 差 2 3 2 2 2 2 3 1 3 3 表 2 右邊測距數(shù)據(jù) 實際距離 13 14 15 16 17 18 19 20 25 30 測量距離 13 15 16 17 17 18 19 20 36 31 誤 差 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 實際距離 35 40 45 50 60 70 80 90 100 130 19 測量距離 36 41 46 51 60 69 79 91 100 131 誤 差 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 實際距離 150 200 250 270 280 300 310 315 320 325 測量距離 150 199 249 269 279 299 309 314 319 325 誤 差 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 實際距離 330 335 340 345 350 355 360 365 370 測量距離 330 335 339 344 349 355 359 364 369 誤 差 0 0 1 1 1 0 1 1 1 五、創(chuàng)新發(fā)揮 ① 能實現(xiàn)雙向測距。我們所設(shè)計的電路能實現(xiàn)雙向測距，分別由兩個發(fā)光二極管來去分測距方向 ，并且自動選擇測量距離短的一面。 ② 可以校準。 當測距不是很準確的時候可以用定位器來進行校準，反應(yīng)速度在 內(nèi)，測量精確度在 1cm 內(nèi)。 本次超聲波測距儀器設(shè)計，能實現(xiàn)雙向測距而且單項測距范圍 13cm300cm，所以雙向測距的總長度達到了 600cm。而且在測距 1m內(nèi)，測量誤差小于 3cm 精度較高，最小分辨率也達到了 1cm，測試盲區(qū) 13cm，而且精度高 。 因為聲波的速度與溫度有關(guān)，測量值在非室溫下準確度會下降 ，所以測距儀受溫度的影響，每升高 1 度距離加快 4m/s。 在本應(yīng)用中引入 了 一個 電位器來進行測距 距離補償，可以使系統(tǒng)在很大的溫度范圍內(nèi)精確測量。如果需要 測得的距離數(shù)據(jù)可以存儲在 FLASH 存儲器中。加上額外增益和使用多態(tài) LCD 來讀出盡可能多的位數(shù)也可以增大測量范圍。 20 六 、 設(shè)計結(jié)論 對所設(shè)計的電路進行測量、校準發(fā)現(xiàn)其 測量范圍 15cm~300cm 內(nèi)的平面物體做了多次測量發(fā)現(xiàn)，其最大誤差為 3cm， 顯示最小分辨率為 m，測量盲區(qū)小于 米， 且重復(fù)性好。 該 測距儀 具有準雙向測距功能，穩(wěn)定性比較高、靈敏度比較高，盲區(qū)范圍小，分辨率小于 , 被測目標 不需要 垂直于超聲波測距儀 角度保持在正負 30 度，被測目標表面 不需要 平坦 ；但是在檢測過程中會有一些不 便的地方： ， 由于發(fā)射功率有限，測距儀無法測量 5m 外的物體 。 。 。 。
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