畢業(yè)設(shè)計(jì)—超聲波測距儀的設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-11-21 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(qiáng)，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(jì)算簡單、易于做到。制上也得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)為該測距儀的核心單元，實(shí)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(dá)±，并且易于調(diào)試，成本。低廉，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)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(gè) 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(gè)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(hào)經(jīng)由 1WIRE 總線傳至 MCU ，由軟件進(jìn)行聲速換算。為了更好的實(shí)現(xiàn)換算過程同時(shí)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(jī)實(shí)現(xiàn)超聲波測距的各項(xiàng)功能。 STC12C5410 采用了低成本、低功耗、強(qiáng)抗干擾設(shè)計(jì)，并且在最高支持 48MHz 的前提下能夠?qū)崿F(xiàn) 1 個(gè)時(shí)鐘 / 機(jī)械周期的運(yùn)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(jī)來說可以有效的減少由計(jì)時(shí)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(jì)要求。 （ 2） 標(biāo)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(shí)，如果仍舊要求較高的測量精度，我們采用所謂標(biāo)桿校正的方法實(shí)現(xiàn)超聲波測距精度的校正。標(biāo)桿校正的示意圖如圖 15 所示 。 圖 16 標(biāo)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(biāo)桿）聲波往返所用的時(shí)間，而后由測得的時(shí)間和距離 h 根據(jù)公式 ⑷ 求出當(dāng)?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(biāo)定 ” 和 “ 測量 ” 兩種狀態(tài)，即能夠?qū)崿F(xiàn)溫度校正所能實(shí)現(xiàn)的高精度測距功能。 18 測量結(jié)果 按照設(shè)計(jì)的硬件電路和軟件，做成成品，調(diào)試好后，對系統(tǒng)進(jìn)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?xí)r） ，表 2 為右邊測距數(shù)據(jù) （紅燈亮?xí)r） 。 測量單位： cm。 表 1 左邊測距數(shù)據(jù) 實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)雙向測距。我們所設(shè)計(jì)的電路能實(shí)現(xiàn)雙向測距，分別由兩個(gè)發(fā)光二極管來去分測距方向 ，并且自動(dòng)選擇測量距離短的一面。 ② 可以校準(zhǔn)。 當(dāng)測距不是很準(zhǔn)確的時(shí)候可以用定位器來進(jìn)行校準(zhǔn)，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(jì)，能實(shí)現(xiàn)雙向測距而且單項(xiàng)測距范圍 13cm300cm，所以雙向測距的總長度達(dá)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(dá)到了 1cm，測試盲區(qū) 13cm，而且精度高 。 因?yàn)槁暡ǖ乃俣扰c溫度有關(guān)，測量值在非室溫下準(zhǔn)確度會(huì)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(gè) 電位器來進(jìn)行測距 距離補(bǔ)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(chǔ)在 FLASH 存儲(chǔ)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(jì)結(jié)論 對所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行測量、校準(zhǔn)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(zhǔn)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(biāo) 不需要 垂直于超聲波測距儀 角度保持在正負(fù) 30 度，被測目標(biāo)表面 不需要 平坦 ；但是在檢測過程中會(huì)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 。 。 。 。
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1