超聲波測距儀設計-在線瀏覽
2024-08-10 08:23本頁面
【正文】 的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會需求，如聲納的發(fā)展趨勢基本為：研制具有更高定位精度的被動測距聲納，以滿足水中武器實施全隱蔽攻擊的需要；繼續(xù)發(fā)展采用低頻線譜檢測的潛艇拖曳線列陣聲納，實現(xiàn)超遠程的被動探測和識別；研制更適合于淺海工作的潛艇聲納，特別是解決淺海水中目標識別問題；大力降低潛艇自噪聲，改善潛艇聲納的工作環(huán)境。隨著測距儀的技術進步，測距儀將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學習功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市發(fā)展建設加快，城市給排水系統(tǒng)也有較大發(fā)展，其狀況不斷改善。因此，經常出現(xiàn)開挖已經建設好的建筑設施來改造排水系統(tǒng)的現(xiàn)象。而設計研制箱涵排水疏通移動機器人的自動控制系統(tǒng)，保證機器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通機器人的設計研制的核心部分。因此，設計好的超聲波測距儀就顯得非常重要了。 第二章 課程設計的方案 設計思路 超聲波測距儀的設計思路超聲波是指頻率高于20KHz的機械波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉換成電信號。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離測量距離的方法有很多種，短距離的可以用尺，遠距離的有激光測距等，超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播距離遠，因而超聲波可以用于距離的測量。超聲波發(fā)生器可以分為兩類：一類是用電氣方式產生超聲波，一類是用機械方式產生超聲波。發(fā)射器發(fā)出的超聲波以速度υ在空氣中傳播，在到達被測物體時被反射返回，由接收器接收，其往返時間為t，由s=vt/2即可算出被測物體的距離。在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。表1 超聲波波速與溫度的關系表 超聲波測距儀原理框圖 根據(jù)設計要求并綜合各方面因素，可以采用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，超聲波驅動信號用單片機的定時器完成，超聲波測距器的系統(tǒng)框圖如圖1.圖2超聲波測距原理框圖 第三章 硬件設計 系統(tǒng)組成主要由單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分組成。然后單片機不停的檢測INT0引腳，當INT0引腳的電平由高電平變?yōu)榈碗娖綍r就認為超聲波已經返回。主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序等部分。如圖2所示，單片機最小系統(tǒng)主要由AT89S51單片機、外部振蕩電路、復位電路和+5V電源組成。在復位電路中，單片機RESET管腳一方面經20 F的電容接至電源正極，實現(xiàn)上電自動復位，另一方面經開關s接電源。圖3 單片機最小系統(tǒng) 單片機測距原理單片機發(fā)出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時間差tr，然后求出距離S＝Ct／2，式中的C為超聲波波速。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。由于超聲波屬于聲波范圍，其波速C與溫度有關。內部結構上圖所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。如沒加電壓，當共振板接受到超聲波時，將壓迫壓電振蕩器作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接受轉換器。壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器。本設計中發(fā)射器電路采用集成電路模塊不需考慮這些問題，主要是采用4069反相器在換能器兩端提供脈沖信號。圖4 超聲波發(fā)射電路 超聲波檢測接收電路集成電路CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。實驗證明用CX20106A接收超聲波(無信號時輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強的抗干擾能力。此部分電路在集成芯片上。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。 在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內部的定時器T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。其部分源程序如下：WORK: PUSH ACCPUSH PSWPUSH BMOV PSW,18HMOV R3,45HMOV R2,44HMOV R1,00DMOV R0,17DLCALL MUL2BY2MOV R3,03HMOV R2,0E8HLCALL DIV4BY2LCALL DIV4BY2MOV 40H,R4MOV A,40HJNZ JJ0MOV 40H,0AHJJ0: MOV A, R0MOV R4, AMOV A, R1MOV R5, AMOV R3, 00DMOV R2, 100DLCALL DIV4BY2MOV 41H,R4MOV A,41HJNZ JJ1MOV A,40HSUBB A,0AHJNZ JJ1MOV 41H
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