【正文】 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在劉龍老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識(shí)，極大的提高了實(shí)踐能力，單片機(jī)領(lǐng)域這對(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算及方面的知識(shí)有極大的幫助。Hall,1996[26] ,M D39。在這次的設(shè)計(jì)后我了解到，無接觸測(cè)量在當(dāng)今的社會(huì)發(fā)展當(dāng)中已經(jīng)變得十分重要，超聲波方法作為非接觸測(cè)量，己經(jīng)在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用。本設(shè)計(jì)方案理論論證可行，可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，比如顯示，在本文所針對(duì)的設(shè)計(jì)可以不用顯示，可以把車位號(hào)來進(jìn)行顯示來作為車位標(biāo)志，讓車主清楚知道自己的停車車位。主要包括整個(gè)程序,以及與硬件結(jié)合的設(shè)計(jì)思想，程序采用模塊化設(shè)計(jì)，采用子程序設(shè)計(jì)，使編程開發(fā)周期的周期大大縮短了，方便程序閱讀以及程序查錯(cuò)，最終可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。同時(shí)由于電路的測(cè)量距離有限最遠(yuǎn)為5米，當(dāng)測(cè)量距離超出5米時(shí)，接收探頭就不能檢測(cè)回波，即不能產(chǎn)出外部中斷更不可能關(guān)閉定時(shí)器。在系統(tǒng)主程序中，發(fā)射的4OKHz脈沖信號(hào)遇到障礙物反射后，經(jīng)接收檢測(cè)電路產(chǎn)生外中斷信號(hào)至單片機(jī)。40KHz初值 MOV TH1, 0F2H MOV TL1, 0F2H MOV P0, 0FFHMOV P1, 0FFH MOV P2, 0FFH MOV P3, 0FFHMOV R4, 04H ；超聲波脈沖個(gè)數(shù)控制SETB PX0SETB ET0STEB EACLR 00HSETB TR0 。程序初始化過程，主要是定時(shí)器計(jì)數(shù)器工作方式以及初值進(jìn)行設(shè)置，程序如下:VOUT EQU 。三位LED可以用來顯示車位號(hào)，給停車車主指示，讓車主知道自己車停在多少車位上。本部分顯示可選擇用。在系統(tǒng)軟件中，要完成脈沖串的輸出。設(shè)計(jì)詳細(xì)總體電路圖見附錄。在硬件電路設(shè)計(jì)當(dāng)中我們所用到的元件，我們通過計(jì)算或查的基本已經(jīng)完全獲得，其中部分元件可能中市場(chǎng)中不能買到，但是我們可以以其他的元件進(jìn)行代替。輸入信號(hào)低于238mV時(shí)，比較器輸出電壓為0V，利用此邊沿跳變來控制單片機(jī)中斷INT0，停止計(jì)時(shí)。圖34比較檢測(cè)電路由于LM393具有集電極開路輸出的結(jié)構(gòu)，所以在電源與輸出之間，加一上拉電阻，電容C4起簡(jiǎn)單濾波作用。令 (314)本電路要求帶通濾波器的中心頻率f0=40KHz，設(shè)計(jì)其品質(zhì)因數(shù)Q為3，選用電容為l000PF。它的功能是低邊截止角頻率Wl和高邊截止角頻率Wh之間所有頻率信號(hào)通過，其它頻率信號(hào)則完成衰減。所以采用有源濾波電路濾除無用的干擾雜波信號(hào)。RP=lKΩ，即放大電路將輸入信號(hào)放大200倍。電路的電壓放大倍數(shù)為: (312)利用反相比例放大器可實(shí)現(xiàn)對(duì)交直流輸入信號(hào)的放大，且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需要調(diào)節(jié)U13和U15阻值即可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)。前置放大電路是由一個(gè)高精度、高輸入阻抗放大器TL082及電阻U1U15和U14構(gòu)成，組成一反向比例放大電路，這樣可以減小地線噪聲的影響。接收換接收電路的任務(wù)是將這一微小交變電壓信號(hào)充分放大，同時(shí)考慮可能出現(xiàn)干擾信號(hào)，放大同時(shí)加入濾波電路，驅(qū)動(dòng)后面的比較器輸出電位跳變，作為確定接收到的時(shí)刻。根據(jù)公式38，管的集電極最大允許電流為150mA,大于mA,符合設(shè)計(jì)要求.最大輸出功率為Po=,所以符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于這部分電路的分析計(jì)算基本如下[13]：首先計(jì)算輸出功率Po，對(duì)于整個(gè)功率放大電路可知： （32）輸出功率Po與輸入電壓U和輸入電流I有關(guān)，就是與激勵(lì)信號(hào)有關(guān)系。% （31）直流電源供給的功率除了一部分變成有用的信號(hào)功率以外，剩余部分變成晶體管的管耗Pc(Pc=PePo)。圖31發(fā)射電路圖發(fā)射電路采用功率放大電路。傳感器發(fā)射電壓大小主要取決于發(fā)射信號(hào)損失及接收機(jī)的靈敏度，綜合各種損耗的因素，包括往返傳播損失，聲波傳輸損失，聲波反射損失，環(huán)境噪聲損失。測(cè)距所用超聲波一般都是間斷單脈沖發(fā)射，每測(cè)距一次，發(fā)送、接收一次。以避免超聲波在障礙物表面反射時(shí)造成的各種干擾和損失。分析了超聲波測(cè)距的基本原理，并在此基礎(chǔ)上給出一了測(cè)距的幾種常用方法以及傳感器指向角、工作頻率、環(huán)境溫度、發(fā)射脈沖寬度對(duì)超聲測(cè)距精度的影響。并在設(shè)計(jì)時(shí)加了一個(gè)顯示部分，可以用來顯示測(cè)距儀的距離，也可用于顯示車位號(hào)。從接收傳感器探頭UCM40T傳來的超聲回波很微弱(幾十個(gè)mV級(jí))，又存在著較強(qiáng)的噪聲，所以放大信號(hào)和抑制噪聲是放大電路必須考慮的。木章主要在此基礎(chǔ)上就如何具體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析。長(zhǎng)距離(2m外)發(fā)射 800us(32個(gè)40KHz脈沖方波)的發(fā)射脈沖寬度，同時(shí)單片機(jī)編程避開盲區(qū)。但當(dāng)需要精確確定超聲波傳播速度時(shí)，必須考慮溫度的影響。，聲速的大小線性的決定了測(cè)距系統(tǒng)的測(cè)量精度。綜上所述，由于木測(cè)距儀最大測(cè)量量程不大，因而選擇測(cè)距儀工作頻率在40KHz。傳感器的上作頻率是測(cè)距系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)，它直接影響超聲波的擴(kuò)散和吸收損失，障礙物反射損失，背景噪聲，并直接決定傳感器的尺寸。25%pf2500177。1kHz38177。在超聲波測(cè)量系統(tǒng)中，頻率取得太低，外界的雜音干擾較多。超聲波傳感器分通用型、寬頻帶型、耐高溫型、密封放水型等多種產(chǎn)品。一旦達(dá)到居里溫度點(diǎn)(573℃)，就完全喪失壓電性能。指向角是超聲波傳感器方向性的一個(gè)參數(shù)，指向角越小，方向性越強(qiáng)。當(dāng)施加于它兩端的交變電壓頻率等于晶片的中心頻率時(shí)，輸出能量最大，傳感器的靈敏度最高。這兩處的支點(diǎn)就成為振子振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)所用壓電材料不變時(shí)，改變壓電陶瓷晶片的幾何尺寸，就可非常方便的改變其固有諧振頻率，利用這一特性可制成各種頻率的超聲傳感器。圖22雙壓電晶片示意圖雙壓電晶片如圖22所示，當(dāng)在AB間施加交流電壓時(shí)，若A片的電場(chǎng)方向與極化方向相同，則下面的方向相反，因此，上下一伸一縮，形成超聲波振動(dòng)圖23雙壓電晶片的等效電路雙壓電晶片的等效電路如圖2一3所示，C0為靜電電容，R為陶瓷材料介電損耗并聯(lián)電阻0”和Lm為機(jī)械共振回路的電容和電感，Rm為損耗串聯(lián)電阻。這種超聲傳感器需要的壓電材料較少，價(jià)格低廉，且非常適用于氣體和液體介質(zhì)中。傳感器的主要組成部分是壓電晶片，當(dāng)壓電晶片受發(fā)射電脈沖激勵(lì)后產(chǎn)生振動(dòng)，即可發(fā)射聲脈沖，是逆壓電效應(yīng)。其具有下列的特性:把這種材料置于電場(chǎng)之中，它就產(chǎn)生一定的應(yīng)變。壓電傳感器屬于超聲傳感器中電聲型的一種。它是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的其他形式的能的器件。在一般探測(cè)頻率上，材料的衰減系數(shù)在一到幾百之間，如水及其他衰減材料a為(14)*l03dB/mm。這說明當(dāng)聲波從液體或固體傳播到氣體，或相反得情況下，由于兩種介質(zhì)得聲阻抗相差懸殊，聲波幾乎全部被反射。I0為射聲強(qiáng)。另一部分則透過分界面，在另一介質(zhì)能繼續(xù)傳播的波稱為折射波，如圖21所示。它只能在固體中傳播。由于聲源在介質(zhì)中施力方向與波在介質(zhì)中傳播方向不同，聲波的波形也不同。然而超聲波人們發(fā)現(xiàn)的就相對(duì)晚一點(diǎn)了。第二章 超聲測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、超聲波及超聲波波形的介紹在科學(xué)史上，人們很久以前對(duì)聲音信號(hào)就有了認(rèn)識(shí)，我們生活的世界充滿了各種可聽的聲信號(hào)。測(cè)量精度及靈敏度高，測(cè)量距離廣 (4cm到4m)。在軟件上，獨(dú)特的采用了每次開機(jī)時(shí)進(jìn)行初始化，將第一次的測(cè)量距離放入單片機(jī)內(nèi)的某個(gè)單元。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求[5]。由于工作頻率與應(yīng)用目的不同，超聲傳感的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在超聲檢測(cè)和診斷中習(xí)慣上都超聲傳感器稱作探頭，而工業(yè)中采用的流體動(dòng)力型傳感器稱為“哨”或“笛”[3]。儀器設(shè)計(jì)也應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，才能滿足用戶的要求。與國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品相比，設(shè)計(jì)新穎合理，功能齊全，在儀器設(shè)計(jì)上有重大突破和創(chuàng)新，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。隨后具有檢測(cè)，記錄，存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理與分析等多項(xiàng)功能的智能化檢測(cè)分析儀相繼研制成功。同期研制出的超聲檢測(cè)儀器還有SC2型，CTS25型，SYC2型超聲波檢測(cè)儀。如羅馬尼亞N2701型超聲波測(cè)試儀，是由晶體管分立元件組成，具有波形和數(shù)碼顯示，儀器重量10Kg。直至七十年代中期，因無損檢測(cè)技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段，未推廣普及，所以儀器沒有多大發(fā)展，仍使用電子管式的UCT2，CTS一10型儀器。如英國(guó)的UCT2超聲波檢測(cè)儀，重達(dá)24Kg，各單位積極開展試驗(yàn)研究工作，在一些工程檢測(cè)中取得了較好的效果。超聲檢測(cè)的原理主要是利用超聲波作為載體，即通過超聲在媒質(zhì)中的傳播、散射、吸收、波形轉(zhuǎn)換等，提取反映媒質(zhì)木身特性或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息，達(dá)到檢測(cè)媒質(zhì)性質(zhì)、物體形狀或幾何尺寸、內(nèi)部缺陷或結(jié)構(gòu)的目的。在機(jī)器人避障、導(dǎo)航系統(tǒng)、機(jī)械加工自動(dòng)化裝配及檢測(cè)、自動(dòng)測(cè)距、無損檢測(cè)、超聲定位、汽車倒車、工業(yè)測(cè)井、水庫液位測(cè)量等方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用[2]。超聲波對(duì)色彩、光照度不敏感，可適用于識(shí)別透明、半透明及漫反射差的物體(如玻璃、拋光體)。在自動(dòng)化裝配、檢測(cè)、分類、加工與運(yùn)輸?shù)冗^程中，要對(duì)隨意放置的工件進(jìn)行作業(yè)，這就必須對(duì)工件的位置、形狀、姿勢(shì)、種類自動(dòng)地進(jìn)行判別，尤其在在工件運(yùn)輸過程中進(jìn)行識(shí)別，則問題更為復(fù)雜與困難，因此人們急切需要各種非接觸式的測(cè)距儀。針對(duì)這些具體而實(shí)際的問題提出解決方案，節(jié)約資源時(shí)間，所以我們做一個(gè)智能車輛引導(dǎo)系統(tǒng)更具有現(xiàn)實(shí)意義。而在平日的生活當(dāng)中我經(jīng)常會(huì)遇到這樣的問題，如來到一個(gè)大型的停車場(chǎng)，要來購物或者有非常著急的事情，但是卻往往找不到要停車的位置。Ultrasonic sensor。超聲傳感器。各主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在介紹超聲測(cè)距系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。本文的超聲波測(cè)距儀主要是依據(jù)智能停車場(chǎng)來設(shè)計(jì)，但也可以稍加改動(dòng)用于其他用途。中文摘要本論文比較詳細(xì)介紹了一種基于單片機(jī)的超聲測(cè)距設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可以用于智能停車場(chǎng)作為車位是否有車的傳感器。超聲測(cè)距儀的設(shè)計(jì)原理是以得到更好的系統(tǒng)性能為目的的。針對(duì)測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射、接收、檢測(cè)、顯示部分的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了論證。該測(cè)距儀對(duì)室內(nèi)停車場(chǎng)有限范圍的距離測(cè)量具有較高的精度和可靠性，最后文中分析了誤差產(chǎn)生的原因及如何對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善提出了一些改進(jìn)建議。超聲測(cè)距。Ultrasonic distance measurement system。然而現(xiàn)在通常在有的有顯示空車位停車場(chǎng)當(dāng)中又不能智能引導(dǎo)汽車走到空著的車位。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，測(cè)距與識(shí)別問題在工業(yè)中變得十分重要。我們目前的非接觸式測(cè)距儀常采用超聲波、激光和雷達(dá)，紅外線等。，超聲波對(duì)外界光線和電磁場(chǎng)不敏感，可用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強(qiáng)、有毒等惡劣環(huán)境中。智能車輛引導(dǎo)系統(tǒng)是近年來隨著汽車在生活中的普及而發(fā)展起來的一個(gè)研究熱點(diǎn)。我國(guó)無損檢測(cè)技術(shù)是從無到有，從低級(jí)階段逐漸發(fā)展到應(yīng)用普及的現(xiàn)階段水平。五十年代末六十年代初，國(guó)內(nèi)科研單位進(jìn)口了波蘭產(chǎn)超聲儀，并進(jìn)行仿制生產(chǎn)。1976年，國(guó)家建委科技司主持召開全國(guó)建筑工程檢測(cè)技術(shù)交流會(huì)后，國(guó)家建委將混凝土無損