片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告(實(shí)用導(dǎo)盲儀)-展示頁
2025-01-30 16:50本頁面
【正文】 產(chǎn)生超聲波信號(hào)，并直接驅(qū)動(dòng)超聲波換能器產(chǎn)生超聲波?？梢圆捎密浖a(chǎn)生40KHz的超聲波信號(hào)，通過輸出引腳輸入至驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)過動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后推動(dòng)探頭產(chǎn)生超聲波。超聲傳感器才有較高的靈敏度。三、 硬件設(shè)計(jì) 器件選型超聲波發(fā)生器包括超聲波產(chǎn)生電路和超聲波發(fā)射控制電路兩個(gè)部分，超聲波發(fā)射探頭其實(shí)就是一個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器，把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)。圖 測(cè)距原理 原理框圖的說明本導(dǎo)盲系統(tǒng)由單片機(jī)控制，分別由控制中心、HC—SR04超聲波傳感器模塊、報(bào)警模塊等部分構(gòu)成。X2是聲波返回的時(shí)刻，X1是聲波發(fā)聲的時(shí)刻，X2X1得出的是一個(gè)時(shí)間差的絕對(duì)值，假定X2X1=，則有340m=。由單片機(jī)負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，所以此系統(tǒng)的測(cè)量精度理論上可以達(dá)到毫米級(jí)。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。本測(cè)量電路采用第二種方案。 圖 元件內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 超聲波外部結(jié)構(gòu)在超聲探測(cè)電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度為發(fā)射超聲的時(shí)間間隔，被測(cè)物距離越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個(gè)數(shù)與被測(cè)距離成正比。壓電陶瓷片具有如下特性：當(dāng)在其兩端加上大小和方向不斷變化的交流電壓時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生“壓電效應(yīng)”，使壓電陶瓷也產(chǎn)生機(jī)械變形，這種機(jī)械變形的大小以及方向與外加電壓的大小和方向成正。(3) 熱學(xué)作用如果超聲波作用于介質(zhì)時(shí)被介質(zhì)所吸收，實(shí)際上也就是有能量吸收，同時(shí)，由于超聲波的振動(dòng)，使介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的高頻振蕩介質(zhì)相互摩擦產(chǎn)生熱熱量，這種能量使介質(zhì)溫度升高。有時(shí)足以達(dá)到破壞介質(zhì)的程度。 超聲波的反射和折射(1) 機(jī)械作用超聲波傳播過程中，會(huì)引起介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)交替的壓縮與伸張，構(gòu)成了壓力的變化，這種壓力的變化將引起機(jī)械效應(yīng)。超聲波的頻率越高，越與光波某些特性相似。橫波只能在固體中傳播，縱波能在固體液體中和氣體中傳播，表面波隨深度的增加其衰減很快。于是超聲波在傳播過程中有如下的特性和作用。超聲波是聽覺閾值之外的振動(dòng)，其頻率范圍在10——10Hz，其中通常的頻率大約在10——310之間。超聲波具有聚束、定向及反射、投射等特性。該技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障生產(chǎn)安全和設(shè)備安全運(yùn)作，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率特別具有潛在能力。其中，超聲波檢測(cè)技術(shù)就是為了滿足這些需求而應(yīng)運(yùn)而生的一門技術(shù)手段。4．根據(jù)障礙的距離遠(yuǎn)近以及類別報(bào)警。單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：實(shí)用導(dǎo)盲儀專 業(yè)測(cè)控技術(shù)與儀器學(xué) 號(hào)Xxxx姓 名Xxxxx小組成員Xxxx指導(dǎo)老師Xxx設(shè)計(jì)時(shí)間2013年8月23日總評(píng)成績(jī)Xxxxxx國(guó)防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、 預(yù)期性能指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)以51單片機(jī)開發(fā)板為核心控制器的障礙物檢測(cè)報(bào)警的導(dǎo)盲系統(tǒng)。1．～；2．測(cè)量精度為3cm；3．判斷正前方或地面是否有障礙。二、 工作原理 工作原理概述隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)于檢測(cè)未知世界，開發(fā)未知功能的需求越來越迫切和明顯，新一代科技產(chǎn)品對(duì)于人們的關(guān)切程度也日益增加。超聲波是一門以物理、電子、機(jī)械、以及材料科學(xué)為基礎(chǔ)的、各行各業(yè)都要使用的通用技術(shù)之一。超聲技術(shù)是通過超聲波的產(chǎn)生、傳播以及接收的物理過程完成的。按超聲波振動(dòng)輻射大小不同大致可以分為：用超聲波使物體或物性變化的功率應(yīng)用，稱之為功率超聲；用超聲波獲取信息，稱為檢測(cè)超聲。超聲波在超聲場(chǎng)（被超聲波充滿的范圍）傳播時(shí)，如果超聲波的波長(zhǎng)與超聲場(chǎng)相比，超聲場(chǎng)很大，超聲波就像處在一種無限的介質(zhì)中，超聲波自由地向外擴(kuò)散；反之，如果超聲波的波長(zhǎng)與相鄰介質(zhì)的尺寸相近，則超聲波受到界面限制不能自由的向外擴(kuò)散。超聲波在介質(zhì)中可以產(chǎn)生三中形式的振蕩波：橫波——質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于傳播方向的波；縱波——質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向一致的波；表面波——質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)介于縱波和橫波之間，沿表面?zhèn)鞑サ牟ā榱藴y(cè)量各種狀態(tài)下的物理量多采用縱波形式的超聲波。當(dāng)超聲波傳播到兩種特性不同的介質(zhì)的平面上時(shí)，一部分被反射；另一部分透射過界面，在相鄰的介質(zhì)內(nèi)部繼續(xù)傳播；這樣的兩種情況稱之為超聲波的反射和折射。超聲波引起質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，雖然位移和速度不大，但是與超聲波振動(dòng)的頻率的平方成正比的質(zhì)點(diǎn)的加速度卻很大。(2) 空化作用在流體動(dòng)力學(xué)指出，存在于液體中的微氣泡在聲場(chǎng)的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定的值時(shí)，氣泡將迅速膨脹，然后突然閉合，在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波，這種膨脹、閉合、振動(dòng)等一系列動(dòng)力學(xué)過程稱為空化。 超聲波傳感器主要有電致伸縮和磁致伸縮兩類，電致伸縮采用雙壓電陶瓷晶片制成，具有可逆特性。反之，如果由超聲波機(jī)械振動(dòng)作用于陶瓷片使其發(fā)生微小的形變時(shí)，那么壓電晶片也會(huì)產(chǎn)生與振動(dòng)頻率相同的微弱的交流信號(hào)。(1)取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓 (其幅值基本固定 )與距離成正比，測(cè)量電壓即可測(cè)得距離；(2)測(cè)量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射超聲波與接收超聲波的時(shí)間間隔 t，故被測(cè)距離為 S=1／2vt。由于超聲波的聲速與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速基本不變 。超聲波測(cè)距適用于高精度的中長(zhǎng)距離測(cè)量。超聲波在空氣中傳播速度為每
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