【正文】 下一步，一排量化的參考數(shù)據(jù)被作為真實(shí)表格確定，并且建立了在每排和輸入數(shù)據(jù)相配的組合的邏輯電路。首先，每個種類的參考數(shù)據(jù)如圖 4 中所示被量化成 PQ 二維的形式。如果比較的兩排匹配精確， “1”是輸出量；否則， “0”是輸出量。被提議的系統(tǒng)使用兩臺傳感器；2P 組合的邏輯電路進(jìn)行每種類的識別。組合的邏輯電路用來比較兩排。一個匹配電路決定著輸入數(shù)據(jù)是否在最大和最少的參考數(shù)據(jù)內(nèi)。通過使用兩臺接收的傳感器，因?yàn)檩斎胄畔⒌脑黾?，下列效?yīng)可以被預(yù)測：改進(jìn)識別率；不僅是簡單的物質(zhì)識別，而且種類更復(fù)雜的結(jié)合體如角和測量距離的識別。那些目標(biāo)的反射波兩臺接收傳感器接收，并且是模擬對數(shù)字化的轉(zhuǎn)變(100 MHz 抽樣率，32 位) 。測量設(shè)備被放在 y 軸的原點(diǎn)上，使用有獨(dú)立輸送和接收的 40 kHz 超聲波傳感器(日本陶器制法 T / 16 R40)來進(jìn)行測量。測量的目標(biāo)位于原點(diǎn)并且在以 xy 平面中心為原點(diǎn)的平面中測量。 系統(tǒng)配置圖 3 是一張?jiān)谶@項(xiàng)研究過程中使用的系統(tǒng)的方框圖。然后未知的數(shù)據(jù)屬于的種類被對圖像數(shù)據(jù)的模式匹配識別。下一步，被創(chuàng)建的參考數(shù)據(jù)用來對輸入數(shù)據(jù)匹配。通過把極大值和極小值放置在參考數(shù)據(jù) E(f) 177。如果我們假定這些參考數(shù)據(jù)遵循一個標(biāo)準(zhǔn)的分布，讓被測量的數(shù)據(jù) x 的平均值是 x’，標(biāo)準(zhǔn)偏差是 σ，然后我們得到大約測量的數(shù)據(jù) x 的 95%在 x’177。下列方程式用來確定最大和最少的參考數(shù)據(jù)：? 最大值= E(f) + 2 σ(f)? 最小值= E(f) – 2 σ(f)E(f)表示在決定于培訓(xùn)用數(shù)據(jù)的頻率 f 方面的指示能力，而 σ(f)表示頻率英尺指示能力的標(biāo)準(zhǔn)偏差。圖 2 是一個參考數(shù)據(jù)的例子。 下一步，我們創(chuàng)造有著極大值和級小值的圖表，因?yàn)閺慕邮諅鞲衅鳙@得的多測量數(shù)據(jù)有著自己的頻率組合。在這篇文章里，被反射的波形中存在差別的原因沒有被詳細(xì)地分析，但是被認(rèn)為是每種材料或者表面形狀的聲阻抗的差別[5, 6]。這些波形是從有著相同的尺寸的金屬板形狀的物體(30 厘米 x 30 厘米)中獲得的 FFT 波形。原因是超聲波傳感器被用于中心是 40 kHz 的頻率。FFT 被用于通過超聲波傳感器在頻率領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)而獲得反射波。2．提出的系統(tǒng) 識別算法在這個部分里解釋被提議的方法的種類識別的算法。在這篇文章里，我們提出一個種類識別系統(tǒng)，這種識別方法來識別種類被延伸至從物體原料到化合物體材料，角度和測量距離上的延伸，并且模型識別是基于得到的二臺超聲波傳感器的波形和組合的邏輯電路使用。因此，在識別材料中的高識別率是不用質(zhì)疑的。模式匹配被假設(shè)為使用一條組合的邏輯電路。首先，一臺單個的超聲波傳感器用來測量一個對象的被反射的波。不過，研究已經(jīng)通過使用來自從超聲波傳感器獲得的信息的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來識別目標(biāo)的形狀[79]。超聲波傳感器經(jīng)常被作為機(jī)器人里的修正距離的傳感器使用，目的是為了在不能使用光學(xué)傳感器的水下或夜間環(huán)境下起度量作用，并且在形狀信息難像玻璃或者不銹鋼那樣用光學(xué)方法捕獲的對象的識別過程中[5,6]。這被用于一個系統(tǒng)， 那就是從超聲波傳感器的波形數(shù)據(jù)材料識別，目標(biāo)材料作為識別種類。因?yàn)檫@種方法在原理平臺的最優(yōu)化里使用 GA，需要極其長的時間設(shè)計電路。為了解決問題，使用基于 VLSI 的組合的邏輯電路的一種模式識別方法已經(jīng)被提出[3]。因此，如果模式的數(shù)量或者種類的數(shù)量增加，計算時間變長并且執(zhí)行實(shí)時識別和高速處理時變得尤其復(fù)雜困難。1．介紹傳統(tǒng)的圖樣識別是基于一種未知的模式和以知模式之間的一次距離計算。根據(jù)提議的方法完成標(biāo)準(zhǔn)的波形數(shù)據(jù)的識別試驗(yàn)來證明提議系統(tǒng)和它的效力的特征，被適用于在具體的狀況下的識別。在這個系統(tǒng)里，信息的結(jié)合例如物體的材料，角度和距離被作為識別種類確定。31參考文獻(xiàn)附錄 1采用雙超聲波傳感器和組合邏輯電路的種類識別系統(tǒng)在這篇文章里，我們使用一種技術(shù)，它用來從被反射出的超聲波認(rèn)出一種32材料并且使用兩臺超音速飛機(jī)傳感器提議一個種類識別系統(tǒng)。感謝在畢設(shè)中幫助過我的所有同學(xué)和師兄師姐們。還要感謝老師和渣鴻山老師，在我的畢業(yè)設(shè)計中給單片機(jī)燒錄程序，兩位老師為我提供單片機(jī)編程器以及對我的細(xì)心指導(dǎo)，衷心感謝他們。30致謝首先感謝我的專業(yè)老師張永亮，在張老師的耐心指導(dǎo)、幫助下，我才能順利完成畢業(yè)設(shè)計。對一塊電路板的設(shè)計、焊板、調(diào)試、改進(jìn)等整個過程，有了更深入的理解和掌握?？傮w來說，最重要的是在本課題的設(shè)計過程中我學(xué)到了很多知識，從中受益匪淺。測距系統(tǒng)在許多工業(yè)現(xiàn)場和自動控制場合，都有很重要的作用。測距范圍從 20cm 到 200cm，測量精度在177。單片機(jī)內(nèi)部采用 C 語言編程，方波信號的產(chǎn)生、時間差的讀取、距離的計算以及顯示輸出的譯碼都由單片機(jī)編程完成。接收電路采用的是 LM741，通過接收電路對接收到的信號進(jìn)行放大和整形，最終再輸出負(fù)脈沖給單片機(jī)響應(yīng)中斷程序。驅(qū)動超聲波傳感器的 40kHz 的方波信號，就是由單片機(jī)編程產(chǎn)生的。只有深入地了解超聲波傳感器的工作原理，才能更好的設(shè)計測距電路。給出了硬件和軟件的設(shè)計方案。本章分析了各種產(chǎn)生測量誤差的原因以及解決辦法，以更進(jìn)一步提高超聲波測距系統(tǒng)的測量精度。對于測距系統(tǒng)來說，誤差是不可避免的。由 LM92 溫度傳感器和單片機(jī)組成的高精度超聲波測距已應(yīng)用在各種高精度測距的場合，如自動氣象站中水氣日蒸發(fā)量的測試、自動任意形狀物體密度測試儀等，它具有測試速度快，能達(dá)到毫米級的測量精度等優(yōu)點(diǎn)，在工程上的開發(fā)與應(yīng)用前景廣闊 [12]。℃，I 2C 總線接口。超聲波在介質(zhì)中的傳播速度與溫度、壓力等因數(shù)有關(guān)，其中溫度的影響最大，因此需要對其進(jìn)行補(bǔ)償。若采用外部硬件計時電路，則計數(shù)頻率可直接引用單片機(jī)的晶振頻率，時間量化誤差更小 [11]。如采用芯片計時器，計時器的計數(shù)頻率越高，則時間量化誤差造成的測距誤差就越小。因超聲接收波的幅值隨傳播距離的增大呈指數(shù)規(guī)律衰減，所以采用 AGC 電路使放大倍數(shù)隨測距距離的增大呈指數(shù)規(guī)律增加的電路，使接收器波形的幅值不隨測量距離的變化而大幅度的變化，采用電流負(fù)反饋環(huán)節(jié)能使接收波形更加穩(wěn)定。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，超聲測距的工作頻率選擇 40kHz 較為合適；發(fā)射脈寬一般應(yīng)大于填充波周期的 10 倍以上，考慮換能器通頻帶及抑制噪聲的能力，選擇發(fā)射脈寬 1ms；脈沖發(fā)射周期的選擇主要考慮微機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度，速度快，脈沖發(fā)射周期可選短些。提高測距精度的方法上節(jié)分析了超聲波測距系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的一些原因，如何提高測量精度是超聲測距的關(guān)鍵技術(shù)。s。工業(yè)測量中，一般用公式計算超聲波在空氣中的傳播速度，即 (53)??? 單片機(jī)時間分辨率的影響不管是查詢發(fā)射波與回波，還是由其觸發(fā)單片機(jī)中斷再通過軟件啟停定時器，都需要一定的時候，中斷的方式誤差相對要小一些。聲速受溫度的影響為 (52)20223c???????????????圖 51 根據(jù)上式測量的溫度聲速圖。在氣體中，壓強(qiáng)、溫度、濕度等因素會引起密度變化，氣體中聲速主要受密度影響，液體的深度、溫度等因素會引起密度變化，固體中彈性模量對聲速影響較密度影響更大，一般超聲波在固體中傳播速度最快，液體次之，在氣體中的傳播速度最慢。聲波的傳播與媒質(zhì)的彈性模量密度、內(nèi)耗以及形狀大小(產(chǎn)生折射、反射、衍射等)有關(guān)。流體中的聲波常稱為壓縮波或壓強(qiáng)波，對一般流體媒質(zhì)而言，聲波是一種縱波，傳播速度為 (51)2Ec????????式(51)中 E 為媒質(zhì)的彈性模量，單位 kg/mm2； ρ 為媒質(zhì)的密度，單位kg/mm3；E 為復(fù)數(shù)，其虛數(shù)部分代表損耗。 系統(tǒng)的誤差分析 聲速引起的誤差聲波是媒質(zhì)中傳播的質(zhì)點(diǎn)的位置、壓強(qiáng)和密度對相應(yīng)靜止值的擾動。s 的方波信號，頻率分別為 和 。s，所以只能產(chǎn)生半周期為 12181。每隔半周期時間，讓方波輸出腳的電平取反，便可產(chǎn)生 40kHz 方波。該測距電路的 40kHz 方波由單片機(jī)編程產(chǎn)生，方波的周期為 1/40ms，即25181。經(jīng)過發(fā)射電路后，其信號峰峰值放大到10V 左右。五 電路調(diào)試及誤差分析 電路的調(diào)試通過多次實(shí)驗(yàn)，對電路各部分進(jìn)行了測量、調(diào)試和分析。AT89 系列的單片機(jī)可分為標(biāo)準(zhǔn)型、低檔型和高檔型三類，均屬于 8 位機(jī)。本系統(tǒng)所用的單片機(jī)是 Atmel 公司生產(chǎn)的 AT89C51，DIP 封裝，40 引腳。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。在閑置模式下，CPU 停止工作。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。3．振蕩器特性：XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN 信號將不出現(xiàn)。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用25作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) /INT0(外部中斷 0) /INT1(外部中斷 1) T0(記時器 0 外部輸入) T1(記時器 1 外部輸入) /WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) /RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)P3 口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。當(dāng) P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在FLASH 編程和校驗(yàn)時，P1 口作為第八位地址接收。P1 口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 2．管腳說明：VCC：供電電壓?？删幊檀型ǖ纼蓚€ 16 位定時器/計數(shù)器1288 位內(nèi)部 RAM全靜態(tài)工作：0Hz24Hz與 MCS51 兼容 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。其管腳圖如圖 42 所示。8 位單片機(jī)的新發(fā)展具體體現(xiàn)在如下四個方面：(1)CPU 功能增強(qiáng)(2)內(nèi)部資源增多(3)引腳的多功能化(4)低電壓和低功耗 [4] 單片機(jī) AT89C51 的特性AT89C 系列單片機(jī)是 Atmel 公司生產(chǎn)的一款標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)。近年來，隨著家用電子系統(tǒng)的新發(fā)展，32 位單片機(jī)的市場前景看好。這類單片機(jī)主要用于過程控制、智能儀表、家用電器以及作為計算機(jī)外部設(shè)備的控制器。(3)16 位單片機(jī) 16 位單片機(jī)是在 1983 年以后發(fā)展起來的。特別是 8 位機(jī)中的高性能增強(qiáng)型單片機(jī)，除片內(nèi)增加了 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器以外，還集成有定時器捕捉/比較寄存器、監(jiān)視定時器(Watchdog)、總線控制部件和晶體振蕩電路等。和 4 位機(jī)相比，它不僅具有較大的存儲容量和尋址范圍，而且中斷源、并行 I/O 接口和定時器/計數(shù)器個數(shù)都有不同程度的增加，并集成有全雙工串行通信接口。這類單片機(jī)常用于計算器、各種形態(tài)的智能單元以及作為家用電器中的控制器。按照 CPU 對數(shù)據(jù)處理位數(shù)來分，單片機(jī)通?？梢苑譃橐韵滤念?。1．單片機(jī)的分類2220 世紀(jì) 80 年代以來，單片機(jī)有了新的發(fā)展，各半導(dǎo)體器件廠商也紛紛推出自己的產(chǎn)品系列。 單片機(jī)的分類及發(fā)展1974 年,美國仙童(Fairchild)公司研制出世界上第一臺單片微型計算機(jī) F8,該機(jī)由兩塊集成電路芯片組成,結(jié)構(gòu)奇特,具有與眾不同的指令系統(tǒng),深受民用電器和儀器儀表領(lǐng)域的歡迎和重視。7405H MOV A，05H ；A←05H240AH ADD A，0AH ；A←5+1080FEH SJMP $ ；停機(jī)該程序由三條指令組成，每條指令均為雙字節(jié)指令(即第一字節(jié)為操作碼，第二字節(jié)為地址碼)。顯然，設(shè)計人員如果不熟悉機(jī)器的指令系統(tǒng)是無法編出優(yōu)質(zhì)高效的程序的。程序的編制稱為“程序設(shè)計” 。微處理器類型不同，它的指令系統(tǒng)也不一樣。 A←data1+data210000000 1111110 80 FE SJMP $。表 41 指令的三種形式指令的二進(jìn)制形式 指令的十六進(jìn)制形式 指令的匯編形式01110100 data1 74 data1 MOV A,data1。指令碼由操作