【正文】 .......................................................................... 20 超聲波 測距程序設(shè)計方案 .......................................................................... 20 超聲波 測距顯示程序設(shè)計 .......................................................................... 20 超聲波數(shù)據(jù)采集電路軟件流程圖 .............................................................. 21 控制電路程序設(shè)計 ......................................................................................... 22 紅外接收解碼設(shè)計 ..................................................................................... 22 小車驅(qū)動程序設(shè)計 ..................................................................................... 22 控制電路程序流程圖 ................................................................................. 23 結(jié) 論 .......................................................................................................................... 24 致 謝 .......................................................................................................................... 25 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 26 附錄 ............................................................................................................................... 27 附錄 A： 硬件原理圖 .............................................................................................. 27 附錄 B： 硬件 PCB 圖 .............................................................................................. 29 附錄 C： 硬件 實(shí)物 圖 .............................................................................................. 31 附錄 D：部分源程序 .............................................................................................. 32 附錄 D1:控制源程序 .............................................................................................. 32 附錄 D2:超聲波數(shù)據(jù)測距源程序 .......................................................................... 37 I 基于超聲波測距的智能小車設(shè)計 摘要： 本設(shè)計采用 AT89S52 單片機(jī)作為主控器，結(jié)合超聲波測距原理，設(shè)計了紅外遙控小車的測距報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用軟、硬件結(jié)合的方法，具有模塊化和多用化等特點(diǎn)， AT89S52 單片機(jī)為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。發(fā)射電路一般由振蕩和 功放兩部分組成，負(fù)責(zé)向傳感器輸出一個有一定寬度的高壓脈沖串，并由傳感器轉(zhuǎn)換成聲能發(fā)射出去；接收放大器用于放大回聲信號以便記錄，同時為了使它能接收具有一定頻帶寬度的短脈沖信號，接收放大器要有足夠的頻帶寬度；收、發(fā)隔離則使接收裝置避開強(qiáng)大的發(fā)射信號；記錄、控制部分啟動或關(guān)閉發(fā)射電路并記錄發(fā)射的瞬時及接收的瞬時，并將時差換算成距離讀數(shù)并加以顯示或記。利用現(xiàn)在最常用的電視機(jī)遙控器來控制小車的運(yùn)動狀態(tài)。 Receiving amplifier used to amplify the echo signal so that records,meanwhile in order to make it can accept certain band width of short pulses, receiving amplifier must have plenty of band width。 Records, the control part on or off the launch circuit and record the launch of the instantaneous and receive the instantaneous, and will be converted to distance jet lag and it displays or remember reading. Make full use of the piece, can in less within resources under the condition of buffer circuit constitute the function is perfect ultrasonic ranging system. The most monly used by the TV remote control now control car motions. Key words： Ultrasonic。 AT89S52。目前，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在機(jī)械制造，電子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工業(yè)領(lǐng)域。國外在提高超聲波測距方面做了大量研究，國內(nèi)一些學(xué)者也做了相關(guān)研究。 目前，相位探測法和聲譜輪廓分析法或二者結(jié)合起來的方法是主要的降低探測傳輸不確定度的方法。進(jìn)一步要求以后生產(chǎn)的超聲儀能夠具有雙顯及內(nèi)帶有單片機(jī)的微處理功能。超聲儀研制呈現(xiàn)一派繁榮景象。硬件電路部分，單片機(jī)對外圍電路的適時控制 , 并提供給外圍電路各種所需的信號 , 包括頻率振蕩信號、數(shù)據(jù)處理信號和譯碼顯示信號等 , 大大簡化了外圍電路的設(shè)計難度。 2 第一章 緒 論 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ,交通運(yùn)輸業(yè)日益興旺，汽車的數(shù)量在大副攀升。超聲波測距即是利用其反射特性，當(dāng)車輛前進(jìn)或后退時，超聲波距離傳感器利用超聲波檢測車輛后方的障礙物位置，并利用數(shù)碼管及蜂鳴器把車輛到障礙物的距離及位置通知駕駛?cè)藛T，起到安全的作用。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電子測量技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，而超聲波測量精確高，成本低，性能穩(wěn)定則備受青睞。超聲波也遵循一般機(jī)械波在彈性介質(zhì)中的傳播規(guī)律，如在介質(zhì)的分界面處發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，在進(jìn)入介質(zhì)后被介質(zhì)吸收而發(fā)生衰減等。隨著科技水平的不斷提高，超聲波測距技術(shù)被廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪?。本設(shè)計采用 40kHz 超聲波發(fā)射模塊。因此可廣泛應(yīng)用于紙業(yè)、礦業(yè)、電廠、化工業(yè)、水處理廠、污水處理廠、農(nóng)業(yè)用水、環(huán)保檢測、食品（酒業(yè)、飲料業(yè)、添加劑、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空間定位、公路限高等行業(yè)中。因此，超聲波在特殊環(huán)境下有較廣泛的測距應(yīng)用。這樣超聲波測距在移動機(jī)器人的研究上就有著深遠(yuǎn)的意義。 4 第二章 超聲波測距原理 超聲波傳感器介紹 超聲波由于其指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢、傳播距離較遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，而經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實(shí)時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在測控系統(tǒng)的研制上得到了廣泛應(yīng)用。目前常用的超聲波傳感器有兩大類，即電聲型與流體動力型。流體動力型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。 壓電傳感器屬于超聲波傳感器中電聲型的一種。壓電材料分為晶體和壓電陶瓷兩類。其具有下列的特性：把這種材料置于電場之中，它就產(chǎn)生一定的應(yīng)變；相反，對這種材料施以外力，則由于產(chǎn)生了應(yīng)變就會在其內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電場。因此，用這種材料可以制成超聲波傳感器。當(dāng)壓電晶片受發(fā)射電脈沖激勵后產(chǎn)生振動，即可發(fā)射聲脈沖，是逆壓電效應(yīng)。前者用于超聲波的發(fā)射，后者即為超聲波的接收。這種超聲傳感器需要的壓電材料較少，價格低廉，且非常適用于氣體和液體介質(zhì)中。也就是說，在壓電陶瓷晶片上加有頻率為 f0 交流電壓，它就會產(chǎn)生同頻率的機(jī)械振動，這種機(jī)械振動推動空氣等媒介，便會發(fā)出超聲波。 壓電陶瓷晶片有一個固定的諧振頻率，即中心頻率 f0。這樣，超聲傳感器才有較高的靈敏度。利用這一特性可制成各種頻率的超聲傳感器。金屬網(wǎng)也是起保護(hù)作用的，但不影響發(fā)射與接收超聲波?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。 壓電式超聲波發(fā)生器原理 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。當(dāng)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，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。 6 圖 壓電式超聲波傳感器結(jié)構(gòu)圖 超聲波測距的基本原理 諧振頻率高于 20kHz 的聲波被稱為超聲波。利用超聲波的這種性能就可制成超聲傳感器，或稱為超聲換能器，它是一種既可以把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、又可以把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的器件或裝置。 最常用的超聲測距的方法是回聲探測法，超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時計數(shù)器開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物面阻擋就立即反射回來，超聲波接收器收到 反射回的超聲波就立即停止計時。 由于超聲波也是一種聲波，其聲速 V與溫度有關(guān)。如果對測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽y量結(jié)果加以數(shù)值校正。這就是超聲波測距儀的基本原理。 t— 超聲波從發(fā)射到接收所需要的時間 . 將（ 22）、 (23)代入 (21)中得： 1 c o s a rc ta n2 LH vt H??? ???? (24) 其中 ,超聲波的傳播速度 v 在一定的溫度下是一個常數(shù) (例如在溫度 T=30 度時 ,V=349m/s)。 主要的任務(wù)要求如下： (1) 能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波測距，并在數(shù)碼管上予以顯示實(shí)際距離。 (3) 采集系統(tǒng)采集距離信息 ,并根據(jù)不同的距離信息發(fā)出不同頻率的聲音。超聲波測距、數(shù)碼管顯示和報警為一個獨(dú)立的系統(tǒng)；紅外遙控接收和電機(jī)驅(qū)動為一個獨(dú)立的系統(tǒng)。超聲波測距、數(shù)碼管顯示、報警、紅外遙控接收和電機(jī)驅(qū)動是一個系統(tǒng)。通過紅外遙控器向控制器發(fā)送控制命令以達(dá)到手動控制 9 小車的目的。本設(shè)計采用該獨(dú)立式結(jié)構(gòu)方案可行。 51 單片機(jī)是初學(xué)者首選的，具有指令多，編程易等優(yōu)點(diǎn)。 方案二：使用 AVR ATMEGA 系列單片機(jī)。具有功耗低、處理速度快、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，但是其價格昂貴，目前市場上不易買到。 由于本系統(tǒng)控制功能簡單，沒有必要為了提高性能而增加成本和開發(fā)難度。 顯示方式的選擇 方案一：采用 LCD1602 液晶屏顯示 LCD1602 能夠顯示兩行字符或數(shù)字，每行 8 個，可視面積較小。可視面積大，但是價格昂貴，程序設(shè)計較為麻煩。顯示信息量一般，且不帶字庫，顯示信息量過大時，需占用單片機(jī)大量 ROM 或 RAM 空間。 方案四：采用四位數(shù)碼管顯示 數(shù)碼管只能夠顯示數(shù)據(jù)，不能夠顯示漢字，不過數(shù)碼管顯示直接數(shù)據(jù)，易懂，而且程序設(shè)計比較簡單。采用四位共陽極數(shù)碼管，動態(tài)掃描。