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基于单片机的超声测距系统设计 基于单片机的超声测距系统设计

格式:word 上传:2022-06-25 17:08:27

《基于单片机的超声测距系统设计》修改意见稿

1、“.....应用时差法计算所检测的距离,最后所有的数据都在显示电路上显示。硬件发射电路单片机控制器超声波发射电路超声波接收电路显示电路温度检测电路图超声波发射电路由于从单片里发出的脉冲信号的功率较低,不能直接驱动发射换能器,因而需要个放大电路将脉冲信号放大后再送至发射换能器,驱动其发出与驱动信号同频率的超声波,所以发射电路的主要功能就是放大,发射电路如图所示。为增大超声波的发射频率,本设计利用了单运放,是专为低损耗电源所设计的功率放大器集成电路。它的内建增益为,透过和脚位间电容的搭配,增益最高可达。可使用电池为供应电源,输入电压范围可由,无作动时仅消耗电流,且失真小。发射距离可达。利用的驱动放大功能将单片机产生的方波放大输出。驱动压电式超声波发射头发射超声波。接收电路接收电路中的芯片是款红外线检波接收的专用芯片,常用于电视机红外遥控接收器......”

2、“.....可以利用它作为超声波检测电路,超声波接收头将机械能转换为电信号。但这个电信号非常微弱,必须经过放大,芯片完成放大调制的功能。如图所示。图超声波接收电路实验证明,芯片具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。内部电路由前置放大器自动偏置电平控制电路限幅放大器带通滤波器峰值检波器和整形输出电路组成。接收的回波信号先经过前置放大器和限幅放大器,将信号调整到合适的幅值再经过带通滤波器滤波得到有用信号,滤除干扰信号最后由峰值检波器和整形电路输出到锁相环路,实现准确的计时。脚是接收信号输入端。脚是调节接收信号灵敏度,电阻越小,灵敏度越高。电容越大,灵敏度越高。电容般取,电阻的,在干扰较大的场合增加电阻阻值可将灵敏度调低,干扰小的场合减小阻值将灵敏度调高。脚主要用来调节中心频率,这里取,脚接上拉电阻,这里取左右。为超声波接收头......”

3、“.....接到单片机的外部中断上。当超声波接收头接收到方波信号时,将会将此信号通过驱动放大送入单片机的外部中断口。单片机在得到外部中断的中断请求后,会转入外部中断的中断服务程序进行处理。程序流程图图程序流程图本设计程序采用模块化编程,包括主程序模块,超声波测距程序模块,显示模块,温度测量模块,外部中断模块。超声波测距时工作过程如下由单片机发出脉冲串。脉冲串通过超声波发射换能器发出超声波。单片机在发送脉冲时刻开始计时。超声波遇到障碍物后回波被超声波换能器接收。进入中断,关定时器。读取口计数值。通过显示计算出距离值延时关闭计数器换算当前温度下的声速读取温度值计算超声波传播时间发方波个周期,开启计数器发射信号进入中断初始化开始接收温度传感器的声速。数据计算。显示。系统实物图图系统实物图图中,左下方是液晶显示模块左上方是单片机右上方是超声波发射电路......”

4、“.....主要芯片为红外接收芯片。右方中部为温度传感器模块,测量周围环境温度,为整个系统提供系统误差补偿。测试及数据分析介于实际测量工作的局限性,最后在测量中选取了和十个距离进行测量,每个距离连续测量七次,得出测量数据室温,如表所示。从表中的数据可以看出,测量值和实际值之间都存在误差,但对于连续测量的准确性还是比较高的。对所测的每组数据去掉个最大值和最小值,再求其平均值,用来作为最终的测量数据,最后进行比较分析。这样处理数据也具有定的科学性和合理性。从表中的数据来看,虽然对超声波进行了温度补偿,但在比较近的距离的测量中其相对误差也比较大,这与超声波发射接收头的本身性能有关,在本系统中无法避免。但从全部测量结果看,本设计的绝对误差都比较小,也比较稳定......”

5、“.....在本系统中只能靠目测及最简单的工具微调使超声波发射头和接收头的中轴线平行,故存在定误差。超声波回波声强与待测距离的远近有直接关系,所以实际测量时,不定是第个回波的过零点触发。故所选择测量的平面要尽可能与超声波发射头的中轴线垂直。由于工具简陋,实际测量距离也有误差。影响测量误差的因素很多,还包括现场环境干扰时基脉冲频率等等。介于设备限制,在本系统中设计了以下实验装置进行结果测量。实验装置如图所示。图测试装置示意图图中,超声波发射头发射出超声波,在空气中传播段距离后经由墙壁反射又超声波接收头接收经过单片机处理程序处理在显示电路上显示。整个系统在个特定的距离都测量次,共计次测量。每组个数据,去掉个最大值和最小值,再求其平均值,用来作为最终的测量数据。距离显示发射头接收头标尺表测试数据表表数据表明,在近距离测量时......”

6、“.....而在距离之间的测量,本设计的精确度相当高,全部控制在以下,而在以上距离的测量中,误差略有升高。最小的可测距离是由接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定。图测量结果曲线图实际距离测得距离误差误差比图更加直观的显示了测量的结果。虚线表示显示数据曲线,实线表示实际距离曲线。由图可见,在范围内测量线和实际线几乎完全重合,此时测量的精确度最有保证。所以本设计的可测距离为,但是最佳测量距离为。第章总结超声波测距已广泛的应用于工业定位检测移动机器人汽车防碰撞和海洋捕捞作业等领域。随着信号处理技术和计算机技术的发展,超声波测距的应用范围越来越广,测量精度和响应速度也越来越高。这种测距方法不仅可以避免人为因素带来的影响,而且系统测量精度高,适用性强......”

7、“.....为负边沿触发,为低度电平触发中断允许结速中断定时器中断程序与初始化程序内部启动高电平启动定时器计数器引脚计数重载定时器中断充许开启定时器结束定时器结束定时器主程序,致谢从去年年末至今,在整个毕业设计到过程中,感谢指导老师和系里同学对我的帮助。从开始的毕业设计选题,资料的收集整理,到毕业设计的实施,再到最后的论文格式整理,你们都给了我很好的意见。毕业设计能够顺利完成和你们的帮助是分不开的。在此致以十分的感谢。成了任务书里的所有要求,测量距离,误差在以内,其中距离范围内,误差甚至在以内。而且测量结果清晰稳定,响应时间短,秒刷新次数据,所以测量的实时性和连续性好。介于测量的过程都是电子化,可实时显示测量结果,这类非接触的测量方法有着广泛的应用前景。本产品可在做细微改进后用于多个应用领域,比如移动机器人汽车防碰撞等等......”

8、“.....蒋静坪机器人超声测距数据的采集与处理电子技术用,董峰,许水源种高精度超声波测距处理方法厦门大学学报自然科学版刘凤然基于单片机的超声波测距系统传感器世界潘宗预,潘登超声波测距精度的探讨湖南大学学报来清民,高风昕超声波测距在行走机器人感知系统中的应用微计算机信息赵广涛,程荫杭基于超声波传感器的测距系统设计微计算机信息杨帮文新型集成器件实用电路北京电子工业出版社,阎石数字电子技术基础第四版北京高等教育出版社,李群芳等单片微型计算机与接口技术第二版北京电子工业出版社,童诗白模拟电子技术基础第三版北京高等教育出版社,张珂,刘钢海提高超声波测距精度方法的研究现代电子技术宋敬国,李元宗,徐玉华单片机在超声波测距系统中的应用机械工程与自动化,机械工程与自动化赵海鸣,王纪婵,刘军,史春雪种高精度超声波测距系统的改进电子技术应用王松,郑正奇......”

9、“.....杨丽荣和单片机的高精度超声测距系统单片机与嵌入式系统应用年期何永强,卜英勇,任凤跃,樊高妮用于微地形探测的超声波测距系统机械工程师年期时玮,孟军,刘波温度修正的超声波测距控制设计机械工程与自动化年期牛余朋,成曙基于单片机的超声波测距系统兵工自动化年期石峰高精度低成本车用超声波传感器的研制传感器世界年期谭定忠,王启明,王叶兰,何干辉,乔锋华机器人测距传感器的研究机械与电子年期李晓琳,于雪峰用实现超声波汽车倒泊防撞报警器的设计中国科技信息年期苏炜,龚壁建,潘笑超声波测距误差分析传感器技术年期沈俊霞,杨德单片机在超声测距系统中的种应用电子科技年期张健,李钢超声波测距系统的研究与设计合肥工业大学学报自然科学版年期邢庆滨,赵春晖,蒋志高,冯子兰基于的超声波液面仪应用科技年期......”

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