基于紅外通信技術(shù)的超聲波測距方法畢業(yè)論文外文翻譯

1、外文文獻(xiàn)中文譯文基于紅外通信技術(shù)的超聲波測距方法chenliang 吳肖陳電子信息工程系南京大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)南京 210044，中國摘要將超聲波測量系統(tǒng)、無線通信技術(shù)和超聲波測量技術(shù)結(jié)合在一起開發(fā)一種基于紅外通信技術(shù)超聲波距離測量系統(tǒng)，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。我們對整個系統(tǒng)的硬件 電路和幾個關(guān)鍵技術(shù)進行討論，其中包括換能器的結(jié)構(gòu)和參數(shù) 選擇，相應(yīng)的系統(tǒng)電路的設(shè)計。系統(tǒng)是由主機和從機組成。從機部分是由超聲波發(fā)射器，紅外線通信的組成模塊和單片機構(gòu)成。主機部分是由主控單片機，超聲波接收電路， 液晶顯示電路和紅外線通信模塊組成。主機和從機部分通過紅外線通信模塊傳輸數(shù)據(jù)。at89s52單片機作為系統(tǒng)的主控單

2、元同時zhx1010紅外通訊芯片作為無線數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)具有成本低廉，實施方便，易于使用，傳輸數(shù)據(jù)方便，靈活和可靠， 性能穩(wěn)定。 關(guān)鍵詞：紅外通訊;超聲波;距離 測量;無線通信; at89s52 一 介紹利用超聲波特性為我們?nèi)粘Ｉ罘?wù)，這已是我們生活中的一個重要組成部分。超聲波有很多特性，比如方向性強，能量衰減慢，傳播距離遠(yuǎn)，在一些介質(zhì)中幾乎不會衰減，因此它常常用于測距，例如汽車倒車系統(tǒng)1。當(dāng)利用超聲波測量時，用單片機進行超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計更為方便并且可以滿足工業(yè)上對精度的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，超聲波測距技術(shù)的應(yīng)用將會變得越來越廣泛。對于超聲波測距技術(shù)的要求將會轉(zhuǎn)向高精度定位，高指向

3、性的方向以滿足不斷增長的社會需求。對于超聲波測距技術(shù)將來的定位是與智能自動化技術(shù)相融合，最終實現(xiàn)其創(chuàng)造性的發(fā)展。測距指標(biāo)將會在不同的角度扮演一個重要的角色2-4。由計算機通信技術(shù)構(gòu)成的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。在許多運用單片機的系統(tǒng)中，常常用無線通信技術(shù)實現(xiàn)對信息和數(shù)據(jù)的管理，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。作為計算機技術(shù)和通信技術(shù)的一個分支，紅外通信技術(shù)以低成本、控制方式簡單、使用方便，傳輸性能高度可靠的特點成為一種較為 常見的通信手段。作為一種短程通信技術(shù)，紅外通信技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于供應(yīng)鏈接管理5-7中。本文首先詳細(xì)介紹紅外通信技術(shù)和在超聲波測量技術(shù)中的應(yīng)用。我們通過對兩套自主設(shè)計的無線

4、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組合進行測距技術(shù)的擴展，從而實現(xiàn)在中短距離上用超聲波進行測量，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C中。這表明用超聲波測距系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制是現(xiàn)實可行的。二 系統(tǒng)在本文中，我們設(shè)計了一種基于紅外通信技術(shù)的超聲波測距系統(tǒng)。其主要成果是用紅外通信技術(shù)得到數(shù)據(jù)和測量結(jié)果。系統(tǒng)包括以下幾個部分：超聲波電路，回波接收電路，數(shù)字顯示電路，報警電路，紅外無線通信電路和單片機處理器。從單片機芯片中發(fā)出的信號經(jīng)過超聲波發(fā)射電路放大輸出超聲波傳感器，利用超聲波在空氣中傳播以及固體對超聲波的反射特性實現(xiàn)定向播，并接收發(fā)出的超聲波信號的反射信號，根據(jù)超聲波回波的發(fā)送和接收時間差以及聲音傳播速度，計算出傳播距離。當(dāng)測量時，傳感

5、器和被測物體沒有直接接觸，并能清楚穩(wěn)定顯示測量的結(jié)果。三 硬件由于整個系統(tǒng)設(shè)計基于數(shù)據(jù)處理，可以實時控制，選擇了基于微控制器的系統(tǒng)，故電路設(shè)計不僅僅簡單，低成本，低功耗，而且能夠極大地減小整個系統(tǒng)的尺寸。本設(shè)計選用atmel公司的at89s52單片機。他是8位的cmos單片機，具有低功耗高性能的優(yōu)點。它的功能有許多，例如：具有特殊應(yīng)用的16位定時/計數(shù)器。它與標(biāo)準(zhǔn)的80c51單片機指令和單片機引腳兼容，并且該系統(tǒng)集成了8位中央處理器和isp閃存定位。它可以憑借自己的高性價比為許多嵌入式控制系統(tǒng)8,9提供解決問題的方案。在超聲波測距系統(tǒng)中，對于傳感器的選擇十分重要。超聲波傳感器是利用了壓電效應(yīng)并

6、且通常是由壓電陶瓷材料制成的。超聲波在空氣中傳播會產(chǎn)生衰減，而衰減的程度與電平和頻率直接成正比，并且頻率越高分辨率越高。因此，在測量短距離是應(yīng)選擇產(chǎn)生高頻率的傳感器，在測量遠(yuǎn)距離時使用低頻率的傳感器。因為一個超聲波傳感器只有發(fā)射或接收功能，所以，只有利用一對傳感器分別實現(xiàn)發(fā)射和接收超聲波信號功能來實現(xiàn)測距需要。通常我們選用超聲波傳感器型號為t-40。超聲波發(fā)射電路為傳感器提供脈沖信號。超聲波則是由軟件方法代為生成。單片機的p1.0端口產(chǎn)生40khz的方波信號經(jīng)過反向后輸出給超聲波換能器的一個電極，而另一個則通過兩級反向輸出給超聲波換能器的另一端。這種推挽方式產(chǎn)生的方波信號將被加載在超聲波換能器

7、的兩端，這將提高超聲波的發(fā)射強度10。超聲波接收電路包括：接收探頭，信號放大器和波形變換電路。超聲波接收電路采用的是cx20106a集成電路，該產(chǎn)品原為日本索尼公司生產(chǎn)做紅外遙控信號接收器使用，其結(jié)構(gòu)為前置放大器，自動偏壓電路，峰值檢測和整形電路。紅外發(fā)射頻率是38khz，與超聲波探頭發(fā)出40khz相近。因此適當(dāng)?shù)男薷腸x20106a的參數(shù)即可實現(xiàn)對超聲波的放大接收如圖二。超聲波換能器將接收的微弱的信號轉(zhuǎn)換成聲波振動信號輸入到cx20106a的一腳，在該芯片接收到信號后，該芯片的7腳將輸出低電平，這個低電平可以用于下位機信號源的中斷。當(dāng)從屬部分接收到表示接受到反射超聲波的中斷信號后，它將打開中

8、斷程序，開始對距離進行計算。并將最終計算結(jié)果發(fā)送給主機。11。顯示器是一個典型的顯示輸出裝置?？紤]到心痛的要求，我們選用jhd162a顯示器。這是一個字符點陣液晶顯示模塊，可顯示兩行共32個字符，點陣字符是8*5，這在小型液晶模塊中經(jīng)常使用，在單片機系統(tǒng)中，這已經(jīng)在嵌入式人機界面系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。在無線通信模塊的選擇上，我們選用zhx1010紅外線通信模塊進行數(shù)據(jù)傳輸兩塊獨立的單片機用于發(fā)射接收數(shù)據(jù)。主機和從機硬件上使用zhx1010部分和用單片機部分分別在圖二和圖三中顯示。從機負(fù)責(zé)從超聲波測距模塊中接收測量數(shù)據(jù)，然后通過紅外線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C中。主機對接收到數(shù)據(jù)進行處理并將其顯示在液晶屏上

9、。.圖1 超聲波發(fā)射電路圖二 主機硬件部分圖三 從機硬件部分zhx1010芯片和單片機芯片工作原理如下。首先，從機設(shè)備訪問超聲波測距模塊，同時承擔(dān)測量和通信功能。這些數(shù)據(jù)可以直接得到。然后接收到的數(shù)據(jù)從zhx1010紅外通信芯片中傳出。主機接收數(shù)據(jù)并將其顯示。循環(huán)該過程12。四 軟件超聲波測距系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊如下：常規(guī)超聲波發(fā)出時通過p1.0端口發(fā)送兩個12us的脈沖，在超聲波發(fā)出同時打開計數(shù)/定時器t0口。超聲波發(fā)射子程序十分簡單，但需要精確地時間發(fā)生程序，因此要用定時裝配程序。超聲波測距接收要使用外部中斷0對回波信號檢測。當(dāng)接收到超聲波回波信號后，int0產(chǎn)生一個低電平，在程序中產(chǎn)生一中斷進入超聲波接收子程序。軟件立即關(guān)閉計時器t0，中斷計時，并將接收成功標(biāo)志位置一。如果未檢測出超聲波回波，定時器計數(shù)溢出，定時器t0溢出中斷將被關(guān)閉，并接收成功標(biāo)志位置0。由于采用12mhz晶振，故每個計數(shù)器計時為1us。當(dāng)主程序偵測到接收成功標(biāo)志位置一后，用于計數(shù)的t0將會關(guān)閉，我們就能得到我們與被檢測物體之間的距離。 五 結(jié)論紅外線通信模塊在測量距離為0.1-1m時，具有較高的測量精度，當(dāng)測量兩米之外的障礙物時，測量的誤差明顯增加并且傳感器和被測物體無法被阻隔。另外，在使用zhx1010時系統(tǒng)必須給接收器一個