【正文】 可以看出，本電路的測量距離明顯提高，而且管子基本沒有發(fā)熱現(xiàn)象，電源保持穩(wěn)定。 軟件設(shè)計 ： 超聲測距儀軟件控制著系統(tǒng)的工作。檢波電路拾取回波中的正半波，以便后級電路放大；整形電路把回波信號整理為單片機系統(tǒng)能夠接收的信號并向單片機申請中斷以停止計時。其中，脈沖變壓器對脈沖電壓變換值的大小直接影響測距范圍，應(yīng)盡量提供脈沖變壓器副邊電壓幅值。脈沖產(chǎn)生電路的主要任務(wù)是產(chǎn)生 40KHz脈沖電壓。所以，為提高壓電轉(zhuǎn)換效率，提高超聲測距精度和范圍，應(yīng)盡量提高超聲傳感器外加脈沖電壓的幅值。當(dāng)壓電材料不受外力時，其應(yīng)變 S 與外加電場強度 E 的關(guān)系為： S=d由于超聲回波隨距離的增加而變得十分微弱，所以在設(shè)計超聲接收電路時，要設(shè)計較大放大倍數(shù) (萬倍級 )和較好濾波特性的放大電路，使回波易于檢測 。其衰減遵循指數(shù)規(guī)律 。例如： 20℃ 時， T=， CS= m/s； 40℃ 時， T=， CS= m/s； 20℃ 時 , T＝ ， CS= m/s；從上面的計算可以看出，溫度對超聲波在空氣 中的傳播速度有明顯的影響。本章 從引起超聲測距誤差的原因入手，分析了溫度對超聲波聲速的影響；回波檢測對時間測量的影響和超聲傳感器所加電壓對測量精度和范圍的影響。 超聲波測距由于其在使用中不受光照度、電磁場、色彩等因素的影響，加之結(jié)構(gòu)簡單成本低，在機器人避障和定位、汽車倒車、水庫液位測量等方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對測量 誤差和重復(fù)一致性進行多次實驗分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達到實際使用的測量要求。根據(jù)測量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波 電容 C4 的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。 定時中斷服務(wù)子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務(wù)子程序主要完成 時間值的讀取、距離計算、結(jié)果的輸出等工作。 T R T R T/R 15 圖 313 主程序框圖 超聲波發(fā)生子程序 的 作用是通過 端口發(fā)送 2 個左右 的 超聲波信號頻率約 40KHz的 方波，脈沖寬度為 12us 左右，同時把計數(shù)器 T0 打開進行計時。該系統(tǒng)的主程序處于鍵控循環(huán)工作方式，當(dāng)按下測量鍵時，主程序開始調(diào)用發(fā)射子程序、查詢接收子程序、定時子程序，并把測量結(jié)果用顯示子程序在數(shù)碼管上顯示出來。發(fā)射探測方式的接收 /發(fā)射器有單獨使用與共用兩種方式，共用方式就是一個超聲波傳感即用作接收器，也用作發(fā)送器，但需要收發(fā)切換電路。 直接探測方式的接收 /發(fā)射器要相互配置。但光電傳感器不能探測透明的物體。 圖 測距顯示電路 發(fā)射電路主要由 74LS04 和超聲波換能器構(gòu)成，單片機 端口輸出 40KHz 方波信 13 號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端可以提高發(fā)射強度。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。由于單片 機本生具有較強的邏輯控制能力，所以采用動態(tài)掃描軟件譯碼并不復(fù)雜。靜態(tài)顯示中，每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的 I/O 接口，該接口用于筆劃段字型代碼。其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 39 所示： 圖 39 LED的管腳和電路原理 共 陰極 LED 數(shù)碼顯示塊的發(fā)光二極管陰極連接在一起，形成該模塊的公共端（通常稱為位選端），因此稱為共陰極 LED 數(shù)碼顯示器， 8 個數(shù)碼管的另一端通常稱為段選端，當(dāng)顯示器的公共端接低電平，某個發(fā)光二極管的陽極接高電平時，該發(fā)光二極管被點亮；而共陽極 LED 數(shù)碼顯示管是將二極管的陽極連接在一起，形成共陽極 LED 數(shù)碼顯示塊的 12公共端，該公共端必須接高電平，同理在共陽極 LED 數(shù)碼顯示 塊中如某個發(fā)光二極管的陰極為低電平時，該發(fā)光二極管被點亮。限制的最大可測距離存在四個因素 :超聲波的幅度，反射面的質(zhì)地，反射面和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。超聲波接收換能器將接收到的障礙物反射的超聲波送到 放大器進行放大，這是一個高增益、低噪聲放大器，在對放大后的信號進行檢波后將檢測回波送到比較器的正輸入端。 本設(shè)計采用 AT89S51 單片機作為主控制器，用動態(tài)掃描法實現(xiàn) LED 數(shù)字顯示，超聲 11 波驅(qū)動信號用單片機的定時器和計數(shù)器來完成，超聲波測距器的系統(tǒng)原理如圖 38 所示，部分硬件電路圖見附錄一。 圖 34 傳感器頻率特性 圖 35 為 MA40S2R/S 傳感器的方向性特性，傳感器在較寬范圍內(nèi)具有較高的檢測靈敏 10度 ,因此，適用于物體檢測與防范報警裝置等。傳感器的標(biāo)稱頻率為 40KHz,這是壓電元件的中心頻率，實際上發(fā)送超聲波時是串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振的中心頻率，而接收時各自使用并聯(lián)諧振頻率。 二、傳感器的作用 9 ； ； 。 傳感器的定義及作用 一、 廣義地來說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。 ：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期為兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。欲使 CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000HFFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。 ：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 所示 表 P3口的功能 8端口引腳 第