畢業(yè)設(shè)計—超聲波測距儀的設(shè)計-wenkub.com
2024-11-26 02:02 本頁面
【正文】 。 20 六 、 設(shè)計結(jié)論 對所設(shè)計的電路進行測量、校準發(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。 因為聲波的速度與溫度有關(guān)，測量值在非室溫下準確度會下降 ，所以測距儀受溫度的影響，每升高 1 度距離加快 4m/s。 ② 可以校準。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） 。 圖 16 標桿校正的示意圖 超聲波測距裝置首先測量距離已 知為 h 的基平面（標桿）聲波往返所用的時間，而后由測得的時間和距離 h 根據(jù)公式 ⑷ 求出當?shù)芈曀佟? STC12C5410 采用了低成本、低功耗、強抗干擾設(shè)計，并且在最高支持 48MHz 的前提下能夠?qū)崿F(xiàn) 1 個時鐘 / 機械周期的運行速度。 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 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。 2 提高精度的方案及系統(tǒng)設(shè)計 （ 1） 溫度校正的方法提高測距精度 由上述的誤差分析知，如果能夠知道當?shù)販囟?，則可根據(jù)公式 ⑷ 求出當?shù)芈曀?，從而能夠獲得較高的測量精度。工程上常用的由氣溫估算當?shù)芈曀俚墓饺缦拢? ? ? ?0C C 1 T 273 (3) 式中 C0=； T 為絕對溫度，單位 K 。 設(shè)測量設(shè)備基準面距被測物距離為 h，則空氣中傳播的超聲波波動方程為： ? ? ? ? ? ???? kh t + k t e t + k t20A A c o s A c o s??? (1) 由以上公式可知，超聲波在傳播過程中存在衰減，且超聲波頻率越高，衰減越快，但頻率的增高有利于提高超聲波的指向性。根據(jù)所設(shè)計的電路參數(shù)和程序，測距儀能測的范圍為 ～ ，測距儀最大誤差不超過 1cm。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提 高抗干擾能力。我們知道 C 語言程序有利于實現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細計算程序運行的時間，而超聲波測距儀的程序既有較復(fù)雜的計算（計算距離時），又要求精細計算程序運行時間（超聲波測距時），所以控制程序可采用 C 語言和匯編語言混合編程。 2 82 72 62 52 42 32 22 12 01 91 81 71 61 5P I C 1 6 F 8 7 6 Aabcdefghabcdefghabcdefgh2 K2 K2 K2 K2 K2 K2 K 4 . 7 K4 . 7 K4 . 7 KS8 5 5 0S 8 5 5 0S 8 5 5 0 圖 12 顯示模塊 12 采用 LED 動態(tài)顯示，數(shù)據(jù)經(jīng)過 PIC 芯片的計算后傳到 LED 上，顯示精度是厘 米。其電路圖如 圖 11 所示 。 D、 接收電路原理 ： 圖 10 接收電路原理 本電路包括超聲波接收頭 ， 電壓器、檢波電路和單穩(wěn)態(tài)延時電路 ，如圖 11所示 。 單脈沖發(fā)生器在振蕩器的每個周期內(nèi)都被觸發(fā)，產(chǎn)生固定脈寬的脈沖序列，來自單片機的編碼信號對脈沖序列進行編碼調(diào)制，經(jīng)功率放大后，通過超聲換能器發(fā)射超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。 其引腳圖如 圖6 所示。 圖 6 NE5532P引腳圖 HEF4052B： HEF4052B 是雙 4 通道的模擬選擇器 /分配器，即可作為從 4 路的輸入信號中選擇一路作為輸出的選擇器 ， 也可作為將一路輸入信號分配到 4 路輸出通道中的一路輸出的分配器。 28 引腳器件有 5 個 A / D 輸入渠道，而 40/44pin 裝置有 8。 理論計算 圖 4 測距的 原理 如圖 4 所示為 反射時間法 ， 是利用檢測聲波發(fā)出到接收到被測物反射回波的時間來測量距離其原理如圖所示，對于距離較短和要求不高的場合我們可認為空 7 氣中的聲速為常數(shù)，我們通過測量回波時間 T 利用公式 S=C*(T/2)其中， S 為被測距離、 V 為空氣中聲速 、 T 為回波時間 （ T=T1+T2） ， 可以計算出路程，這種方法不受聲波強度的影響，直接耦合信號的影響也可以通過設(shè)置 “時間門 ”來加以克服。假如聲波在介質(zhì)中傳播 的速度是已知的，而且聲波從聲源到達目標然后返回聲源的時間可以測量得到，從聲波到目標的距離就可以精確地計算出來。方案二，能進行 雙向測距，精度高，功耗低，模塊簡單，穩(wěn)定性高。 雙向超聲波測距儀的系統(tǒng)主要有幾下部分組成 （如 圖 2 所示） ： LED 顯示模塊， PIC16F876A 芯片，超聲波發(fā)射模塊，超聲波接收模塊，電源模塊等五大模塊組成 。 方案二： 基于 PIC16F876A 單片機的超聲波測距儀 超聲波測距儀主要以單片機 PIC16F876A 為核心 ， 其發(fā)射器是利用壓電晶體 5 的諧振帶動周圍空氣振動來工作的 .超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波 ， 在發(fā)射的同時開始計時 ， 超聲波在空氣中傳播 ， 途中碰到障礙物就立即返回來 ， 超聲波接收器接收到反射波就立即停止計時 。 顯示模塊是一個 8位段 數(shù) 碼顯示 的 LCD；測量結(jié)果的顯示用到三位數(shù)字段碼，格式為 X 點 XX 米，同時還用兩位數(shù)字段碼顯示數(shù)據(jù)的個數(shù)。并且易于調(diào)試，成本低廉，具有很強的實用價值和良好的市場前景。 利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時
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