【正文】 這樣一個小范圍的限制將嚴重限制使用階段檢測位移的測量。發(fā)射器和接收器之間的距離d可由下式表達： (3)其中，c是聲速和TF是波的飛行時間。為了評估STC方法的效率以及簡化實驗設(shè)置，濕度水平被控制在一個固定的值。結(jié)論：提出結(jié)論性言論。第一組硬件測量聲速(也涉及環(huán)境平均溫度信息)作為第二組距離測量硬件的溫度補償?shù)慕Y(jié)果數(shù)據(jù)。然而，在快速變化的溫度環(huán)境中,這種方法的缺點是傳感器的(熱敏電阻、熱電偶或熱電堆)緩慢的反應時間(大約4 ms)。相位反轉(zhuǎn)現(xiàn)象能夠充分識別接收到的“測量脈沖”波形，并且可用于準確的飛行時間(TOF)測量。采用STC方法是簡單的并且可以很容易的適用于不容易設(shè)置和放置溫度傳感器的機器人設(shè)備。該系統(tǒng)采用兩個相同的測量硬件，并設(shè)置使用APESW超聲波驅(qū)動波形。我的畢業(yè)論文預計分為這樣幾部分：（1）緒論部分；（2）系統(tǒng)的總體設(shè)計部分；（3）系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計；（4）系統(tǒng)的軟件設(shè)計；（5）系統(tǒng)裝配與調(diào)試；（6）電源系統(tǒng)以及導盲儀整體構(gòu)成的討論；（7）結(jié)論。蜂鳴器報警。本設(shè)計中選擇使用的是串口工作模式。(2)設(shè)計思路與步驟本設(shè)計主要可以分為四個研究階段：①相關(guān)理論、背景知識的學習；②硬件的選擇與使用；③軟件編程、編譯；④上機調(diào)試，修改與完善；⑤討論電源系統(tǒng)以及導盲儀的整體構(gòu)成。定時器在第一個超聲波脈沖發(fā)射后開始計數(shù)，在檢測到第一個回波脈沖的瞬間停止計時，計算出從發(fā)射脈沖到接收脈沖的時間差t。整個C語言程序主要可以分為5個模塊：⒈超聲波發(fā)射、接收模塊；⒉溫度補償模塊；⒊距離計算模塊；⒋LED顯示模塊；⒌蜂鳴器報警模塊。在第二階段硬件的選擇與使用中，主要完成的工作是單片機、超聲波發(fā)射接收傳感器、溫度傳感器的選型，以及這些硬件的使用方法。計數(shù)器在第一個超聲波脈沖發(fā)射后開始計時，計時器在檢測到第一個回波脈沖的瞬間停止計數(shù)，計算出從發(fā)射脈沖到接收脈沖的時間差t，最終利用STC89C52來確定目標范圍內(nèi)障礙物的存在。本設(shè)計采用電氣方式中的壓電式超聲波傳感器US100。通過溫度補償?shù)姆椒▽鞑ニ俣燃右孕Ｕ蕴岣邷y距精度。本設(shè)計外加LED數(shù)碼管顯示，以便于現(xiàn)象的觀察與系統(tǒng)的調(diào)試。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 本設(shè)計采用的是超聲波測距在導盲系統(tǒng)中的設(shè)計與應用，利用現(xiàn)代檢測技術(shù)，檢測盲人周圍的障礙信息，轉(zhuǎn)化成聲音信號和機械信號，使盲人從中獲知其周圍的情況。已經(jīng)成功研制的電子導盲系統(tǒng)大體可以分為四類：超聲波導盲儀、移動式機器人、穿戴式導盲儀和導引式手杖[3]。我國是世界上盲人最多的國家，在我國每年約有45萬人失明[1]。同時，應老師還在學習、生活上給我無微不至的關(guān)懷,在此謹向應老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意!此外,感謝張瑜同學的幫助，為我提供硬件，以及為我糾正軟件編程上的錯誤。在論文完成之際,我首先要感謝我的導師應立娟老師。43參考文獻 參考文獻[1] [2] 戴曰章，[D].濰坊學院信息與控制工程系，2005[3] [D].南京理工大學，2012[4] 胡勝斌，[J].機電一體化，2003年第一期[5] [J].國外電子元器件，2008，(8)[6] [J].應用聲學，2002,21(1)[7] [J].湖南科技大學學報，2006[8] 童峰，[J].廈門大學學報，1998，37(4):507512[9] Figneroa method for accurate detection of time of arrival:Analysis and design of ultrasonic ranging system[J] .M,1992,91(1):468494[10] [J].儀表技術(shù)與傳感器，2004(6)[11] 田志宏，[J].傳感技術(shù)學報，2007[12] [J].傳感器與微系統(tǒng)，2008[13] [J].壓電與聲光，2008[14] Kuc Tracking Using Qualitative Bionic Sonar[J].Robotiesamp。被測目標表面必須平坦等。其中溫度采集補償模塊的功能已由US100完成。然后對電源的幾種工作模式進行了分析，并設(shè)計出了電源管理系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)，主要電源管理系統(tǒng)的5個工作模塊：待機模式、電量不足模式、工作模式、充電模式、關(guān)機模式之間的相互切換。例如：BQ2402bp78pl11CS0301等，以及MAXIM公司的MAX1879。DS2741是MAXIM公司推出的一款智能鋰電池監(jiān)測芯片，可以實時監(jiān)測電池組的電流、溫度以及剩余電量等參數(shù)，并且可以將這些數(shù)據(jù)信息進行存儲，以提供給單片機進行處理。更有芯片兼具電池電路保護功能。整流、濾波、穩(wěn)壓電路為測距系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電壓，以保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；電源管理模塊是整個電源管理系統(tǒng)的核心，一般是由單片機最為主控單元，在接收到表征電源系統(tǒng)狀態(tài)的參數(shù)后作出相應的處理，也能根據(jù)用戶的指令進行工作模式之間的相互切換切換。 電源管理模式的設(shè)計電源管理系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的要求：特定工作對象的特定的輸入輸出電壓、電流；長期穩(wěn)定可靠的工作性能；高效、抗干擾的特性等。⑷關(guān)機模式在該模式下，整個系統(tǒng)都處于斷電模式，沒有放電動作。此外，為了提高整個系統(tǒng)地穩(wěn)定性，提高電源的供電質(zhì)量，還需在變壓處理后接入低壓差線性穩(wěn)壓電源器(LDO)。⑴待機模式在該模式下，除主控單元外，其他所有子單元都一律停止供電。在以上的幾種便攜式電子設(shè)備常用電池中，鋰離子電池（產(chǎn)品如圖51）由于其能量密度大、平均輸出電壓高、自放電小、且沒有記憶效應、重量輕、使用壽命長、無污染等優(yōu)勢，在現(xiàn)代制造業(yè)中和高科技便攜設(shè)備中占有較高的地位。⑸密閉鉛酸電池(SLA) [25]密閉鉛酸電池較其他電池易于維護、而且價格低。⑶鋰聚合物電池[25]鋰聚合物電池是采用銼合金做正極，有機溶劑作為電解質(zhì)，采用高分子導電材料、聚苯胺、聚乙炔、聚對苯酚等做負極。鋰離子電池具有能量密度大、平均輸出電壓高、自放電效應小等優(yōu)勢。電子導盲儀作為一種便攜式電子設(shè)備，電源的地位在其研究中占有十分重要的位置。系統(tǒng)的調(diào)試仿真部分，經(jīng)調(diào)試實驗結(jié)果表明：系統(tǒng)的誤差在允許的范圍內(nèi)，可以認為該系統(tǒng)符合設(shè)計要求。當反射角度不是90176。⑶測距系統(tǒng)內(nèi)部的誤差。超聲波的傳播速度會受溫度、濕度的影響[22]，雖然系統(tǒng)采取了溫度補償，測量環(huán)境的濕度影響也較小，但是理論計算值還是不能做到與實際傳播速度完全一致，從而帶來測量誤差。測試系統(tǒng)的幾個實驗效果圖如圖45所示，測試基本正確。引腳連接表如表42所示：表42 引腳連接表US100引腳單片機引腳US100引腳單片機引腳VCC+5VGNDGNDRXGNDGNDTX單片機與US100超聲波測距模塊的引腳連接圖如圖44所示： 31圖44 硬件連接圖 測試結(jié)果及誤差分析按照設(shè)計的硬件與軟件，對整個系統(tǒng)進行調(diào)試與仿真。圖51所示為本設(shè)計中源程序的編譯結(jié)果：圖43 源程序的編譯結(jié)果 成功編譯出hex可執(zhí)行文件后，便可將源程序下載到單片機內(nèi)，進行仿真。使用Keil_uvision4作為開發(fā)工具，一般可以分為以下幾步：⑴新建一個工程，從設(shè)備庫中選擇目標芯片，配置工程編譯器環(huán)境以及單片機的一些工作參數(shù)；⑵用C或匯編語言編寫源程序；⑶編譯目標應用程序；⑷修改源程序中的錯誤；⑸測試鏈接應用程序。 } count++。dispuf[]為顯示緩沖區(qū)，顯示緩沖存儲區(qū)取待顯示值作為參數(shù)，到Tab[]段碼存儲區(qū)取顯示段碼賦給P0口，由P0口將數(shù)據(jù)通過鎖存器傳輸給數(shù)碼管進行顯示。 dispbuf[1] = number % 1000 / 100。 dispbuf[1] = 10。 } ES = 1。 rebuf[k] = temp。 //啟動超聲波發(fā)射器 } 數(shù)碼管掃描函數(shù)void UART_ISR(void) interrupt 4 { uchar temp ,k。void UARTSnd(unsigned char dat) { TI = 0。表41 串行口的工作方式SM0SM1方式功能說明000移位寄存器方式，波特率為fosc/12，用于擴展I/O口011波特率可變的8位串口102波特率為fosc/64或fosc/32的9位串口113波特率可變的9位串口該程序中，SM0=0；SM1=1，即串行口通信模式設(shè)置為模式1，因為需要串行口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為距離值，是用2個8位二進制數(shù)表示的。在該程序中，TMOD=0X21,即設(shè)置定時器1工作在模式2（能夠自動重新裝入常熟的8位定時器/計數(shù)器），定時器0工作在模式1（16位定時器/計數(shù)器）。GATE：門控位。……………}TMOD為定時器/計數(shù)器T1和T0的方式控制寄存器，它的字節(jié)地址為89H。程序流程圖如圖42所示。rebuf[0]接收的是距離值的高8位，rebuf[1]接收的是距離值的低8位。 for(a=0。 UART_init()。在此背景下，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要由主程序、串口初始化函數(shù)、超聲波脈沖發(fā)射函數(shù)、字符發(fā)送函數(shù)、中斷函數(shù)、數(shù)碼管掃描函數(shù)、數(shù)碼管顯示函數(shù)，蜂鳴器報警程序組成。 本章小結(jié)本章介紹的是測距系統(tǒng)的硬件部分。21輸出的距離值共2個字節(jié)，第一個字節(jié)為距離的高8位（H），第二字節(jié)為距離的低8位（L）,單位為mm，即距離值為（H*256+L）mm。串口觸發(fā)測序的時序圖如圖38所示。在模塊的背面有一個模式選擇跳線接口?！?3號：為超聲波脈沖接收引腳，串口模式時，接外部電路串口的RX端；電平觸發(fā)模式工作時，接外部電路的Echo端。同時具有電平，串口等多種通信方式。圖36 蜂鳴器報警電路，即在進行單片機的電路焊接時。P0口被定義為8位地址，此時SN74HC573DW被用為地17址鎖存器用以控制數(shù)碼管的位碼，其中。 數(shù)碼管顯示電路本設(shè)計使用的STC89C52單片機是通過P0口經(jīng)由鎖存器SN74HC573DW來驅(qū)動2個共陰的4位一體的8位數(shù)碼管，如圖35所示。所示為內(nèi)部時鐘方式電路，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。15 a 上電復位 b 手動電平復位 c 手動脈沖復位圖33 復位電路⑵時鐘電路STC89C52片內(nèi)有一個高增益的反相放大器，用以構(gòu)成振蕩器，由振蕩器產(chǎn)生時鐘信號。表31 一些寄存器的復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)PC0000HIPXX000000BTL000HACC00HIE0X000000BTH000HPSW00HPCON0XXX0000BTL100HSP07HTMOD00HTH100HDPTR0000HTCON00HSBUF不定P0P3FFHSCON00H復位信號的輸入端是RST引腳。 8位準雙向I/O口線，P2口（Pin28～Pin21）：～，8位準雙向I/O口線，P3口（Pin17～Pin10）：～，8位準雙向I/O口線，13圖31 STC89C52引腳圖 STC89C52的最小系統(tǒng)及周邊電路圖32為單片機最小系統(tǒng)及周邊電路示意圖圖32 STC89C52最小系統(tǒng)及周邊電路13⑴復位及復位電路復位是單片機的初始化操作?！?2根可編程的I/O引腳●32位輸入輸出口線；；●512字節(jié)的隨機存儲器；●內(nèi)置看門狗定時電路；●內(nèi)置4K的 電可擦可編程只讀存儲器；●一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)，4個外部中斷，；●3個16位的定時器/計數(shù)器；●全雙工串行口；●復位電路⑵STC89C52的重要工作參數(shù)：●有6機器/時鐘周期和12機器/時鐘周期這兩種時鐘可以選擇，指令代碼可以完全兼容傳統(tǒng)的51單片機；●通用輸入輸出口線（32 個），復位后32個I/O口線 是準雙向口， P0口是漏極開路輸出，P0口作總線擴展時，不用加上拉電阻，作為 輸入輸11出口時，需加上拉電阻；●工作電壓：~（5V單片機）/~（3V單片機）；●工作頻率：40~0MHz，相當于普通51的80~0MHz，其實際工作頻率可達48MHz；● 4個外部中斷，可由下降沿觸發(fā)或低電平觸發(fā)，掉電模式下可以通過外部中斷在低電平觸發(fā)方式下觸發(fā)；●工作溫度范圍：40~+85℃（工業(yè)級）/75~0℃（商業(yè)級）；⑶STC89C52的管腳(如圖31所示)分配：●2根電源引腳GND (Pin 20)：接地線VCC (Pin 40)：接電源輸入，+5V電源●4根控制引腳測距系統(tǒng)選用單片機STC89C52作為主控單元，選用的超聲波傳感器為自帶溫度補償功能的US100，它集成了超聲波發(fā)射和接收模塊以及溫度補償模塊。單片機控制系統(tǒng)（STC89C52）超聲波發(fā)射模塊障礙物超聲波接收模塊蜂鳴器報警模塊溫度采集補償模塊LED顯示模塊電源管理系統(tǒng)圖22 導盲