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超聲波測(cè)距防撞儀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-wenkub.com

2024-08-23 21:16 本頁(yè)面
   

【正文】 目前常用的 LED 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管 ,后者多了一個(gè)發(fā)光二極管顯示小數(shù)點(diǎn),按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。半導(dǎo)體晶片由 P 型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體兩部分組成, P 型半導(dǎo)體中參 與導(dǎo)電的載流子以空穴為主, N 型半導(dǎo)體以電子為主。 GNDDQV C CJ2D S 18 B 20+ 5V+ 5VR 17 圖 49 DS18B20 外部供電方式電路 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 21 LED 顯示電路 目前主要有三種顯示技術(shù): CRT、 LCD 和 LED。 采用外部供電方式時(shí)可以不用強(qiáng)上拉,但只要外部電源處于工作狀態(tài), GND 引腳不得懸空。 圖 48 DS18B20 的封裝及引腳排列 DS18B20 可以采用寄生電源方式工作,從單總線(xiàn)吸取能力,在信號(hào)處于高電平期間把電量存儲(chǔ)在內(nèi)部電容里,在信號(hào)線(xiàn)處于低電平期間消耗電容上的電能工作,直到高電平到來(lái)再給寄生電源(電容)充電。 DS18B20 內(nèi)部有 3 個(gè)主要數(shù)字部件: 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非易失溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL。在實(shí)應(yīng)用際中,超聲波在空氣中傳播時(shí)受很多因素的影響,其中溫度是主要影響因素,在空氣中聲速與溫度的關(guān)系如表 41 所示。當(dāng)收到反射回來(lái)的檢測(cè)脈沖時(shí), C 端由高變低,此時(shí)的 D 端變?yōu)榈碗娖健? 鑒相電路在超聲波測(cè)距過(guò)程中起到非常大的作用,它可以直接用來(lái)作為時(shí)間的測(cè)量電路。鑒相信號(hào)可以分為模擬鑒相信號(hào)和真實(shí)鑒相信號(hào)。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 18 1 2 3 4 5 6 7 8J1C X 20 10 6 AR3R622 0kR722 0kC333 0p f+ C2+C1L S 2R 40 12+ 5 V+ 5 V 圖 45 超聲波接收器電路圖 超聲波接收電路的工作過(guò)程 : 超聲波換能器接收到超聲波信號(hào),壓迫壓電晶片振動(dòng),將機(jī)械波轉(zhuǎn)化為離散的電脈沖信號(hào),并由 1 腳進(jìn)入 CX20206A 的正項(xiàng)輸入端,由 RC 負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)放大,通過(guò)限幅放大器和帶通濾波器(中心頻率為 40kHz),濾除雜亂的寄生調(diào)幅和頻率范圍在 30~50kHz 以外的其他干擾。 7 腳:遙控命令端,因?yàn)樗羌姌O開(kāi)路輸出方式,所以該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端,推薦阻值為 220kΩ,沒(méi)有接收信號(hào)該端輸出為高電平,有信號(hào)則產(chǎn)生下降。 4 腳:接地端。 2 腳:該腳與地之間連接 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò),是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分,前煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 17 置放大器的增益和頻率特性可以通過(guò)改變它們的數(shù)值而改變。 CX20206A 是日本索尼公司生產(chǎn)的一款紅外線(xiàn)檢波接收的專(zhuān)用芯片,采用單列 8腳直插式,超小型封裝。 接收與發(fā)射超聲波的超聲波換能 器必須型號(hào)對(duì)應(yīng),關(guān)鍵是振蕩頻率一致,否則將因無(wú)法產(chǎn)生共振而影響接收效果,甚至無(wú)法接收,本設(shè)計(jì)選用 T/R4012。 超聲波換能器包括外殼、匹配層即勝闖、壓電陶瓷圓盤(pán)換能、背襯、引出電纜,其特征在于它還包括 Cymbal 陣列接收器,壓電陶瓷圓盤(pán)換能器用作基本的超聲波換能器,由它發(fā)射和接收超聲波信號(hào); Cymbal 陣列接收器位于圓盤(pán)式壓電換能器之上,作為超聲波接收器,用于接收?qǐng)A盤(pán)換能器頻帶之外的多普勒回波信號(hào)。 超聲波發(fā)生器電路如圖 43 所示。 5 腳: Vc 為控制電壓端,若此端外接電壓,可以改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓,不用時(shí)應(yīng)該在該端串一個(gè) 的電容接地,以防引入干擾。 圖 42 CB555 定時(shí)器電氣原理圖和電氣符號(hào) CB555 各個(gè)引腳功能: 1 腳:外接電源負(fù)端或接地,一般接地。 圖 是國(guó)產(chǎn)雙極型定時(shí)器 CB555 的電路結(jié)構(gòu)圖。軟件發(fā)生法是利用軟件產(chǎn)生 40kHz的電脈沖,然后通過(guò)輸出引腳經(jīng)驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)超聲波換能器產(chǎn)生超聲波,充分利用軟件,靈活性好,但需設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流在 100mA 以上的驅(qū)動(dòng)煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 14 電路;硬件發(fā)生法是指通過(guò)超聲波通用發(fā)生電路或?qū)S冒l(fā)生電路產(chǎn)生 40kHz的超聲波電脈沖,并直接驅(qū)動(dòng)超聲波換能器產(chǎn)生超聲波,缺乏靈活性,但無(wú)需驅(qū)動(dòng)電路。推薦 C8=1uF, R4=1k, R5=51k。 總而言之, AT89C51 具有體積小、可靠性高、功能強(qiáng)、靈活方便、安裝簡(jiǎn)易等特點(diǎn),且考慮對(duì)單片機(jī)的熟練掌握程度,我選擇 AT89C51 作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。 51 系統(tǒng)單片機(jī)能面向控制,能針對(duì)的解決從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各類(lèi)控制任務(wù),以獲得最佳的性能價(jià)格比,抗干擾能力強(qiáng),適應(yīng)溫度范圍寬,能在各種惡劣的環(huán)境下可靠工作,而且體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、易于產(chǎn)品化,能方便的組成各種職能化得控制設(shè)備和儀器,并做到機(jī)電儀一體化。顯示電路采用簡(jiǎn)單的 4 位共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼管,段碼用74LS245 驅(qū)動(dòng),位碼用 NPN 三極管驅(qū)動(dòng)。 當(dāng)駕駛員掛倒檔時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng),超聲波發(fā)射超聲波束,計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)障礙物反射后,由超聲波接收器接收反射回波,計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí),單片機(jī)根據(jù)兩次計(jì)時(shí)時(shí)間差和傳播速度計(jì)算距障礙物的距離,并經(jīng)過(guò)顯示報(bào)警系統(tǒng)提醒駕駛員注意倒車(chē)安全。要輸出 40kHz的脈沖有兩種方法,一種是通過(guò)單片機(jī)輸出 PWM 脈沖信號(hào),另一種是通過(guò)外部震蕩電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì)的電路做成產(chǎn)品后能正常工作,精度在允許的范圍內(nèi),滿(mǎn)足駕駛員的實(shí)際需求,同時(shí)成本在消費(fèi)者的接受范圍內(nèi),以免價(jià)格過(guò)高導(dǎo)致產(chǎn)品無(wú)人問(wèn)津。工作方式簡(jiǎn)單、直觀,電路簡(jiǎn)單易懂,測(cè)量距離和精度都不錯(cuò),在硬件控制和軟件設(shè)計(jì)上都非常容易實(shí)現(xiàn)。 超聲波測(cè)距原理如圖 23 所示。 圖 22 超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 8 超聲波測(cè)距的基本原理 超聲波測(cè)距概述 超聲波測(cè)距主要應(yīng)用于倒車(chē)提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等的距離測(cè)量,雖然目前的測(cè)量量程能達(dá)到百米,但測(cè)量的精度往往只能達(dá)到厘米級(jí)。25)% 超聲波發(fā)生器 超聲波發(fā)生器通常稱(chēng)超聲波發(fā)生源或者超聲波電源,作用是把我們的市電轉(zhuǎn)換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號(hào),主要分為自激式和他激式兩類(lèi),也可以分為電氣方式產(chǎn)生超聲波和機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波兩大類(lèi),電氣方式包括磁致伸縮型、電動(dòng)型和壓電型等,機(jī)械方式包括氣流旋笛、液哨和加爾統(tǒng)笛等。25)% 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 7 T/R4018A 115dB 最小值為 67dB ( 40177。 表 22 T/R40XX 電氣參數(shù) 型號(hào) 升壓電平 接收靈敏度 工作頻率( kHz) 帶寬( kHz) 電容( pF) 在 40kHz 時(shí) 發(fā)送 接收 T/R4012 112dB 最小值為 67dB ( 40177。 T/R40XX 系列超聲波傳感器是采用壓電效應(yīng)工作的傳感器,通常稱(chēng)換能器,適用于以空氣作為傳播介質(zhì)的遙控發(fā)射、接收電路中適用,在實(shí)際生活中比較常用,分為發(fā)射和接收兩種,發(fā)射器型號(hào)為 T40XX,接收器型號(hào)為 R40XX。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 6 超聲波探頭的性能取決于構(gòu)成晶片的材料、晶片的大小等方面。 超聲波傳感器 超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器,以超聲波作為檢測(cè)手段,必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波,習(xí)慣上稱(chēng)為超聲波換能器或者超聲探頭。通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)傳播,在一定的距離內(nèi)沿直線(xiàn)傳播,具有良好的束射性,能量消耗緩慢,易于獲得較集中的聲能,在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)。特別是超聲波測(cè)距技術(shù)可以選用氣體、液體或固體來(lái)作為傳聲媒質(zhì),因而有較大的適應(yīng)性。 第七章為性能分析,對(duì)可能引起誤差的因素進(jìn)行分析并改進(jìn)。 第三章為方案設(shè)計(jì)和論證,首先提出系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求,其次根據(jù)設(shè)計(jì)要求畫(huà)出原理圖,最后進(jìn)行方案的論證。 論文內(nèi)容及論文構(gòu)成 在工業(yè)生產(chǎn)中,應(yīng)用非接觸場(chǎng)合的測(cè)量越來(lái)越多,超聲波測(cè)距系統(tǒng)得到長(zhǎng)足的發(fā)展,應(yīng)用越來(lái)越廣泛,成為非接觸測(cè)量的基礎(chǔ)。動(dòng)態(tài)顯示,外觀小巧,色彩清晰漂亮,能直接黏貼在儀表盤(pán)上,安裝很方便,但它的靈敏度較高,抗干擾能力較差,所以誤報(bào)較多。數(shù)碼顯示,顧名思義就是能顯示準(zhǔn)確的數(shù)字。感應(yīng)器首先發(fā)射超聲波,在接到反射回的超聲波后,由主處理器根據(jù)時(shí)間差計(jì)算距離,然后把距離傳送給顯示設(shè)備進(jìn)行顯示。 ( 5)偽碼測(cè)距 偽隨機(jī)碼具有 “隨機(jī)性 ”、 “預(yù)先確定性 ”、 “自相關(guān)性 ”的特點(diǎn),測(cè)距偽碼是有幾個(gè)較短的偽碼子序列組成的復(fù)合碼,通過(guò)測(cè)定電波在空中的傳播時(shí)間,從而得到距離測(cè)量值,在測(cè)距、通信、導(dǎo)航和雷達(dá)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。到目前為止,在汽車(chē)上應(yīng)用較廣的是非成像式激光雷達(dá)和成像式激光雷達(dá),成像式激光雷達(dá)分為掃描成像激光雷達(dá)和非掃描成像激光雷達(dá)兩種,非成像式雷達(dá)根據(jù)激光傳播的時(shí)間確定距離。超聲波測(cè)距一般用在短距離的測(cè)量上,最佳距離為 45 米,不僅能夠定點(diǎn)和連續(xù)測(cè)距,而且能夠方便的提供遙測(cè)和遙控需要的信號(hào)。 CCD 檢測(cè)的毫米波雷達(dá)應(yīng)用的流量,根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)直觀地改變信號(hào)音,顏色和位置度,并在顯示屏上,高度智能化,交通管理指揮控制室里觀察車(chē)輛,大大提高了駕駛安全性。 超聲波測(cè)距裝置,又稱(chēng)“泊車(chē)輔助裝置”,俗稱(chēng)“電子眼”之稱(chēng),是一個(gè)微控制器控制的停車(chē)輔助裝置,微控 制器,實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理功能快速,超聲波測(cè)距技術(shù),煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 2 傳感器技術(shù)通過(guò) LED 顯示,聲音和更直觀的圖像顯示告知駕駛員周?chē)系K物,并通過(guò)不同的聲音,告訴司機(jī)車(chē)輛和障礙物之間的距離,
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