超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)-在線瀏覽
2024-08-10 10:19本頁(yè)面
【正文】 選擇 根據(jù)以上知識(shí)，考慮到目前市場(chǎng)上比較常用的AVR、651三種微控制器，我們有如下三種方案可供選擇。相對(duì)來(lái)說(shuō)，比起51單片機(jī)來(lái)說(shuō)資源較豐富，內(nèi)部也有集成A/D，有PWM輸出，但在系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展方面不是很好，這類單片機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，在語(yǔ)音處理方面沒(méi)有什么優(yōu)勢(shì)。而且它的編程和C語(yǔ)言很相似，最重要的它在語(yǔ)音處理方面有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，并且凌陽(yáng)公司的網(wǎng)站提供了豐富的技術(shù)支持。由于本課題沒(méi)有要求語(yǔ)音播報(bào)，且其它要求不需外部擴(kuò)展A/D就可以實(shí)現(xiàn)，所以本次實(shí)驗(yàn)選用性價(jià)比高的STC89C52作為主控芯片?！“l(fā)射模塊 超聲波發(fā)射原理 超聲波是一種人耳無(wú)法聽(tīng)到，頻率高于20KHz的聲音。正是由于這種較高的分辨率特性，才有可能在進(jìn)行測(cè)量時(shí)獲得很高的精確度?！ ≡跊](méi)有任何驅(qū)動(dòng)電路的情況下，只利用信號(hào)源和示波器來(lái)定性的分析接收探頭電壓隨發(fā)射探頭距離、頻率以及發(fā)射探頭兩端加的電壓關(guān)系?！ ±眯盘?hào)源加在發(fā)射頭兩端電壓的峰峰值（電壓太小會(huì)使接收到的信號(hào)非常微弱，為便于觀察，在這里取20V）在15cm的地方放有木板，經(jīng)過(guò)反射，通過(guò)接收換能器，直接在示波器觀察電壓隨信號(hào)源發(fā)射信號(hào)的頻率的變化?！ ∽ⅲ罕緶y(cè)量結(jié)果只對(duì)我們所使用的探頭有意義。由于只需定性地分析，通過(guò)查找超聲波探頭資料，： ，頻率越高，衰減率越高，波的傳播距離越短。鑒于報(bào)告書寫方便，本文均以40KHz代替。通過(guò)計(jì)算接收到的這組波和發(fā)射這組波的時(shí)間間隔，再根據(jù)22式計(jì)算距離。 聲壓在不同距離上的衰減特性 超聲波發(fā)射模塊方案選擇 根據(jù)上面的知識(shí)和相關(guān)資料，得出了發(fā)射模塊的兩種方案?！ ?1)三級(jí)管擴(kuò)流。這種電路簡(jiǎn)單，受三級(jí)管的特性限制，電壓和電流的放大相對(duì)比較小。 由分立元件搭建的三極管推挽式功率放大器在性能上比擴(kuò)流電路優(yōu)越很多。 方案二：以NE555和反相器為核心。 綜上，本系統(tǒng)發(fā)射部分采用NE555和CD4049搭建的互補(bǔ)對(duì)稱式功率放大，最后由換能器發(fā)射。 。 超聲波探頭的選頻特性比較好，為了提高系統(tǒng)的信噪比?！ ⊥ㄟ^(guò)上面的信號(hào)整形和放大，檢波之后通過(guò)比較模塊進(jìn)一步整形，從而得到比較完好的方波信號(hào)。但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)兩級(jí)電路的自激情況很嚴(yán)重，且電路較復(fù)雜。綜上，本系統(tǒng)選用第二種方案。經(jīng)過(guò)檢波之后得到了形如“”的包絡(luò)信號(hào)。所以，本次實(shí)驗(yàn)選用LM393作為電壓比較模塊?！ “l(fā)射：由NE555發(fā)射頻率為40KHz的方波，經(jīng)過(guò)CD4049互補(bǔ)電路推升功率，最后由換能器轉(zhuǎn)換為超聲波發(fā)送出去?！ √幚恚?1單片機(jī)最小系統(tǒng)板。顯示：以STC89C52為控制核心，進(jìn)行距離的液晶顯示因此。I/OOUTR210KR3C2C1VCC1KR1NE555U1GNDVCCRESET187DISCHG6THOLD5CVOLT43OUT2TRIG用于驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器的40KHz的方波由一片NE555搭成的多諧振蕩器生成，受控于控制器的控制信號(hào)；40KHz的方波經(jīng)CD4049調(diào)理后，成為振幅18V的方波，提高發(fā)射功率。 發(fā)射電路圖 接收模塊 放大電路。在實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)輸入信號(hào)盡管經(jīng)過(guò)電容濾波，但仍存在直流偏置，使信號(hào)直流信號(hào)抬升調(diào)節(jié)可以使比較門限改變，以解決輸入信號(hào)里夾帶直流偏置的問(wèn)題。 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)介紹 軟件部分 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)的最根本思想的是基于超聲波反射原理。 然后通過(guò)外部中斷采集電平觸發(fā)信號(hào)，并利用定時(shí)器計(jì)算出時(shí)間，根據(jù)22式計(jì)算距離，之后將數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上。表二 測(cè)試使用儀器設(shè)備表序號(hào)名稱、型號(hào)、規(guī)格數(shù)量1示波器 DS5022M12SG1040信號(hào)發(fā)生器13萬(wàn)用表 14三角架15卷尺1 測(cè)試方法與結(jié)果 在本系統(tǒng)的測(cè)試過(guò)程中，由于發(fā)射超聲波、接收并處理回波存在著時(shí)間的延遲以及其他不穩(wěn)定的因素，所以測(cè)得的數(shù)據(jù)與真實(shí)之間存在一定的誤差
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