【正文】 CD驅(qū)動電路作為RC多諧振蕩電路的數(shù)字可調(diào)電阻，用于改變振蕩工作電路的頻率。反之，則加大。汽車與障礙物之間的距離大于其車速段的安全距離時。汽車與障礙物之間的距離小于其車速段的安全距離時．AT89S51單片機的P2．2管腳輸出低電平，經(jīng)反相器到達NE555的4管腳時為高電平．NE555開始振蕩，發(fā)光二極管經(jīng)三極管驅(qū)動點亮，同時，電容耦合濾除直流分量使揚聲器YSG發(fā)出報警聲音。主程序完成初始化后調(diào)用發(fā)射子程序，由 ，驅(qū)動超聲波傳感器發(fā)射超聲波，并關(guān)外部中斷，計數(shù)器T0、T1同時開始計時；為防止虛假回波的干擾，在延時一段時間后，開中斷，此時判斷計數(shù)器T1 有否溢出中斷，單片機根據(jù)不同的時間，以查表的方式設(shè)置自動增益控制電路的增益；當(dāng)有外部中斷信號時，單片機就停止T0的計時，計算出渡越時間t 并存儲到E2PROM中；然后調(diào)用測溫子程序，采集超聲波測距時的環(huán)境溫度，并換算出準(zhǔn)確的聲速c，存儲到E2PROM中；單片機再調(diào)用計算子程序，計算出傳感器到目標(biāo)物體之間的距離，最后把測量結(jié)果存儲并通過數(shù)碼管電路顯示出來，完成一次測量。只要計算出超聲波信號從發(fā)射到接收到回波信號的時間，知道在介質(zhì)中的傳播速度，就可以計算出距被測物體的距離為：d=s/2=(vt)/2 （6）其中 d為被測物到測距儀之間的距離，s為超聲波往返通過的路程，v為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度，t為超聲波從發(fā)射到接收所用的時間。如果溫度變化較大且測距精度要求高，則應(yīng)通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ＿@就是超聲波測距的機理。渡越時間是指超聲波從發(fā)射器發(fā)出到接收器接收到聲波所經(jīng)歷的時間間隔 。若渡越時間達到9ms(距離約為3m)，就會產(chǎn)生5mm的誤差。4 試驗結(jié)果分析調(diào)試采用硬件調(diào)試和軟件調(diào)試結(jié)合起來進行。這樣結(jié)構(gòu)清晰，也比較容易發(fā)現(xiàn)問題所在，節(jié)約了大量調(diào)試時間，提高了調(diào)試效率。 超聲波測距單元電路調(diào)試在調(diào)試過程中遇到的主要問題在超聲波檢測信號的處理，問題是剛開始由于信號放大的倍數(shù)太?。ㄖ挥?0多倍）。在這種情況下，我通過查閱資料對這部分電路進行了重新布局制作采用單電源乙類互補對稱電路做功率放大處理，經(jīng)調(diào)試完全滿足要求。試驗數(shù)據(jù)如表2 所示：表2 試驗數(shù)據(jù) 1通過對上面測試數(shù)據(jù)的分析得知：超聲波對不同的障礙物檢測性能有較大差異，其原因是各種障礙物形狀、表面粗造程度不一樣，這樣使得超聲波的反射回波集散效果出現(xiàn)很大差別，因而會出現(xiàn)上面的測試結(jié)果。第一組 有溫度補償時，試驗數(shù)據(jù)如表3所示：表3 試驗數(shù)據(jù) 2第二組無溫度補償時，試驗數(shù)據(jù)如表4所示：表4 試驗數(shù)據(jù) 3超聲波也是一種聲波，其聲速C與溫度有關(guān)，表4為幾種不同溫度下的聲速。如果溫度變化較大且測距精度要求高，則應(yīng)通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?。? 聲速與溫度關(guān)系表試驗三：在不同位置處對同一障礙物測量距離，目的是檢測測量的可重復(fù)性(障礙物為硬厚紙板)。不可能完全吻合，主要有以下幾個原因：(1) 次測量時，探頭的位置，方向有微小變動。(2) 盲區(qū)的出現(xiàn)是因為發(fā)射信號必須有一個上升時間，當(dāng)距離太近時計算機系統(tǒng)已不能處理迅速返回的反射波信號。(3) 由于反射物而引起的偶然誤差，這可能是測量中最大的誤差源。反射物表面不是很平整，而且也并不一定垂直于兩探頭的軸線，所以反射回來的波也許是從A點獲得，也許是從B點獲得，測得的結(jié)果必然不相同。試驗數(shù)據(jù)如表7所示： 表7 試驗數(shù)據(jù) 5由實驗分析，本測距儀表的盲區(qū)約為12cm。 誤差分析本系統(tǒng)采用的單片機晶振頻率f=12MHz，單片機執(zhí)行一條指令需機器周期為12/12μs，即lμs，所發(fā)出的脈沖波信號分別12μs 高電平和12μs 的低電平，故實際脈沖串頻率為1000/24KHz ，與選用的超聲傳感器的頻率40KHz 有一定的差距，使得發(fā)射信號不足夠強，測距距離不太遠。發(fā)射探頭發(fā)出的超聲波并非直線傳播，而是呈喇叭狀擴散傳播的。3．超聲波在傳播過程中空氣熱對流擾動以及塵埃吸收的影響，接收回波的幅值隨傳播距離的增加成指數(shù)規(guī)律衰減，使得遠距離回波難以檢測。改進方法是和提高探頭功率。直達波的影響。5．直達波的影響。6．如果系統(tǒng)是用來測量面與點的距離，則被測物、傳感器及傳感器所在測量參考平面三者之間存在一個幾何角度，即反射波入射到換能器的角度，當(dāng)這個角度不是90℃，系統(tǒng)測量到的距離是障礙物與換能器之間的距離而不是和測量參考平面之間的距離，這就會造成測量誤差。 系統(tǒng)改進本系統(tǒng)中存在的誤差源很多是由系統(tǒng)誤差造成，為了改善系統(tǒng)，可以采用以下措施進行修改：(1) 采用了國產(chǎn)的超聲波空氣傳感器作探頭，體積小，靈敏度高，安裝簡單，使用方便，轉(zhuǎn)換效率也比較高。(3) 接收到的超聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號后，通過兩級放大，放大過程中，噪音干擾得到抑制，防止誤動作，提高了可靠性。(6) 使用溫度傳感器準(zhǔn)確測量出測距時的溫度，計算出當(dāng)時的聲速速度。這些，都需要進一步的深入探索。（1） 本文設(shè)計了一種小盲區(qū)超聲波測距系統(tǒng)，主要是通過自增益可調(diào)電路，即通過自動改變第二級放大電路的電阻值，隨著距離遠近變化自動調(diào)整放大倍數(shù)防止回波信號失真，從而減小了測量盲區(qū)，調(diào)整后的測量盲區(qū)已經(jīng)很大限度上減小為12cm。本文采用了溫度補償?shù)姆椒▉頊p小溫度變化對儀表產(chǎn)生的影響，采用了自動可調(diào)增益電路來減小盲區(qū)。在不同的溫度下在一固定處分別對有溫度補償?shù)某暅y距系統(tǒng)和無溫度補償?shù)某暅y距系統(tǒng)進行距離測量實驗。（4） 實驗證明，～6m，測量盲區(qū)約為12cm；對表面粗糙度不同的物體，測量時會有細(xì)微差距；線性度、穩(wěn)定性和重復(fù)性比較好。但是，由與本系統(tǒng)使用的環(huán)境無法預(yù)先預(yù)測，加上電路本身存在的量化誤差，系統(tǒng)的精度的提升還有很大空間，希望能夠通過后續(xù)的工作來完成。測量距離與發(fā)射功率直接相關(guān)，由于探頭功率有限，只能在室內(nèi)小范圍測量。另外可以考慮更換更低中心頻率的超聲傳感器，同時修改單片機程序，使得測試距離更遠。同時其他誤差源，比如電阻電容的熱噪聲，電路延遲引起的渡越時間檢測誤差。3． 系統(tǒng)動態(tài)性能不夠高，被測表面移動速度很小時，可以實現(xiàn)跟蹤測量；移動速度過大，誤差變大。超聲測距技術(shù)是一門交叉科學(xué)，它設(shè)計到聲學(xué)、力學(xué)、材料科學(xué)等，每一門學(xué)科的新發(fā)現(xiàn)都會推動超聲學(xué)的發(fā)展。參考文獻[1][J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)(學(xué)術(shù)版),2007,34(6):14[2]張樂,任國華,[J].交通運輸,2004, 26(6):12[3][J].福建農(nóng)機,2006,37(3):13[4]陳勇,黃席樾,[J].計算機仿真,2006,45(12):13[5]董子和,[J].汽車器,2003,44(1):35[6][J].公安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2006,(6):47[7]王純正,超聲學(xué)[Ｍ].北京:人民衛(wèi)生出版社,1993:2055[8]隋衛(wèi)平. 高精度實時超聲測距技術(shù)研究[D]. 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士論文,2003:710 [9]宋文緒,[Ｍ].北京:高等教育出版社,2004:3462[10][Ｍ].北京:科學(xué)出版社,2003:1123[11][Ｍ].北京:電子工業(yè)出版社,2004:4348[12]何希才,[Ｍ].機械工業(yè)出版社,2004:7577[13][J].電子世界,2005,51(5):1618[14][D].華北電力大學(xué)碩士論文,2006:1417[15]趙宏剛,黃席樾, 的超聲波泊車防撞系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化與儀器儀表,2005,18(4):34[16 ][J].上海計量測試,2002,53(4):13[17]王岳昭. 集成運放電路分析方法探析[J]. 寧夏大學(xué)學(xué)報( 自然科學(xué)版),2001,24(4):12[18]景旭文,李家寶,[J].華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報,1994:12[19][D].安徽大學(xué)碩士論文,2007:2223[20][J].電子產(chǎn)品界,2007,36(3):1245[21]:人民郵電出版社,1997:3549[22]閻福旺,凌青,[M].北京:海洋出版社,1998:4559[23]張樂，任國華，王省書．現(xiàn)代汽車的測距技術(shù)與應(yīng)用川．交通與運輸．2004，06：48～49[24]邱瑞昌，姜久春．泊車用超聲波測距儀的研制陰．電子產(chǎn)品世界．2001，08：41～42[25]沈德金，陳粵初．MCS51單片機接口電路與應(yīng)用程序?qū)嵗齕M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990．PP：87～92致謝首先感謝我的導(dǎo)師劉永強老師，他從上學(xué)期末就給我分配了畢業(yè)設(shè)計的具體任務(wù)和要求，使我有充分的時間準(zhǔn)備這次畢業(yè)設(shè)計。在本人做論文期間，劉永強老師不僅給予了方法的指導(dǎo)，而且為本論文的順利完成付出了大量的心血。謹(jǐn)以此拙文，獻給我