基于單片機(jī)的測速和倒車提示裝置的設(shè)計--外文翻譯

1、信息與控制工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計外文翻譯各位畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師：為了使畢業(yè)設(shè)計論文在撰寫格式上更為規(guī)范，根據(jù)學(xué)院相關(guān)文件制定了信控學(xué)院本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯模版。請及時轉(zhuǎn)交給學(xué)生，并按此格式撰寫。學(xué)生只需要將相關(guān)的內(nèi)容拷貝到相應(yīng)位置，并按要求適當(dāng)調(diào)整即可。煩請各位老師務(wù)必仔細(xì)審查學(xué)生論文內(nèi)容及格式。閱后刪除此文本框。注：黑體，一號字，加黑。1、畢業(yè)設(shè)計類應(yīng)將“畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯”替換為“畢業(yè)設(shè)計外文翻譯”。 2、畢業(yè)論文類應(yīng)將“畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯”替換為“畢業(yè)論文外文翻譯”。閱后刪除此文本框。信息與控制工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計外文翻譯基于單片機(jī)的測速和倒車提示裝置的設(shè)計Design of

2、 Speed and Reversing Hint Device Based on Single Chip Microcomputer注：學(xué)生學(xué)號為學(xué)院教務(wù)管理系統(tǒng)中確定的學(xué)生學(xué)號。閱后刪除此文本框。學(xué)生學(xué)號： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級 注：專業(yè)班級規(guī)范，例如03級自動化專業(yè)1班：自動030103級計算機(jī)專業(yè)1班：計算030103級電子信息工程專業(yè)1班：電信030103級測控專業(yè)1班：測控0301閱后刪除此文本框。指導(dǎo)教師： 職 稱： 起止日期：2017.02.272017.03.05 外文原文見本人文檔超聲波測距外文原文超聲波測距摘要：本演示處理了測量距離的超聲波傳感器在當(dāng)前環(huán)境中的準(zhǔn)確性。作為

3、一個測量傳感器的選擇SFR08型配備了允許尋址的I²C通信接口。這一事實使得創(chuàng)建傳感器陣列變得簡單?？刂坪涂梢暬到y(tǒng)是基于PC。NI USB 8451是作為通信卡使用的。驗證測量的目標(biāo)是確定實際的傳感器精度，特別是當(dāng)測量較長的距離。當(dāng)評估傳感器的精度時，不包括在所測量的數(shù)據(jù)的溫度補償。關(guān)鍵詞：超聲波傳感器，I²C通信接口，虛擬儀器1 簡介超聲波傳感器通常用于自動化的任務(wù)來測量距離，位置變化，電平測量，如存在檢測器或在特殊應(yīng)用中，例如，當(dāng)測量透明材料的純度。它們是基于測量超聲波的傳播時間的原則。這一原則確?？煽康臋z測是獨立的顏色渲染的對象或其表面的設(shè)計和類型。它可以可靠地檢測

4、甚至液體，散裝材料，透明物體，玻璃等材料。他們使用的另一個參數(shù)是他們在侵略性的環(huán)境中使用，不是非常敏感的污垢和測量距離的可能性。超聲波傳感器在許多機(jī)械設(shè)計中被制造。對于實驗室用途，用于發(fā)射器和接收器單獨或在一個單一的簡單的住房，對于工業(yè)用途，往往建造堅固的金屬外殼。有些類型允許您使用電位計或數(shù)字來調(diào)整靈敏度。此外，輸出可以在統(tǒng)一的版本中或直接以數(shù)字形式的模擬信號直接中。就傳感器來說，可以通過通信接口連接到PC，它是可以設(shè)置所有傳感器的工作范圍和測量距離的詳細(xì)參數(shù)。2 超聲測量超聲對環(huán)境中的聲音具有相似的傳播特性。這是機(jī)械振動的粒子環(huán)境。超聲波可以在氣體、液體和固體中傳播。對于超聲波通常被認(rèn)為是

5、一個頻率高于20千赫的聲音。根據(jù)超聲波的用途可以分為兩類：主動超聲：當(dāng)應(yīng)用表現(xiàn)出物理或化學(xué)效應(yīng)。生成的輸出達(dá)到更高的值。超聲波用于清潔，焊接，鉆孔等。被動超聲；輸出是在低得多（通常是?。┲诞a(chǎn)生的對比度。他的主要應(yīng)用領(lǐng)域是測量距離，檢測材料的缺陷和材料的厚度，測量液體和氣體的流量，以及醫(yī)療保健的診斷。聲音的速度取決于它移動的環(huán)境類型和環(huán)境的當(dāng)前溫度。某些材料的聲速顯示在表1中。表1 材料中聲傳播的速度氣體（m/s）固體（m/s）液體（m/s）空氣（0）331鋁5100水（20）1481空氣（20）343鋼5000水（25）1497氦氣（25）965混凝土1700汽油（20）1170氫氣（25）1

6、284銅3500水銀（25）14502.1超聲波傳感器超聲波傳感器的工作原理是測量通常一些很短的脈沖發(fā)送和接收的發(fā)送信號的反射之間的時間差?；镜臉?gòu)建塊是發(fā)射器和接收器。發(fā)射器塊可以由兩種類型的換能器組成；磁致伸縮換能器-工作在低頻率，其原理是基于磁性材料長度的力學(xué)變化。壓電換能器-工作在高頻率，其原理是基于逆壓電效應(yīng)。超聲波接收器是根據(jù)機(jī)械波的反射原理反射回電信號。圖1 超聲波傳感器的方框圖2.2 超聲波傳感器SRF08超聲波傳感器srf08有時也稱為聲納。它是超聲波障礙探測器。它能夠測量的距離高達(dá)11米。傳感器的測量的原則是超聲波信號的第八個周期和40千赫頻率。聲納測量發(fā)送測試信號和接收其

7、反射之間的時間。測量值（個別反射）存儲多達(dá)16個可以從主系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)的寄存器。根據(jù)這個原則，它遵循的一個最大的優(yōu)點是，這種傳感器-測量對象的可能性只能處在理想的距離。該傳感器通過I²C總線進(jìn)行通信。這一事實允許您從傳感器尋址，還可以創(chuàng)建傳感器陣列。除了改變設(shè)置在生產(chǎn)中的基本地址，傳感器能夠從單位和測量環(huán)境光的輸出變量中選擇。聲納也適用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。2.3 傳感器SRF08的基本特征電源電壓：5伏直流電流消耗：12毫安-測量，3毫安-延遲頻率：40千赫測量范圍：43毫米- 11000毫米通信總線：I²C基地址：0xE0（可調(diào)16個地址）測光模式：多回波，記錄多達(dá)17個早期反射單

8、位：英寸、厘米、微秒尺寸：43x20x17毫米圖2 傳感器SRF08傳感器SRF08寄存器列表如下。第一個為只寫寄存器（0-2），其他的可用于讀寫。SRF08共有36個寄存器。表2 SRF08寄存器地址讀寫0修訂版SW命令注冊表1燈光增益21.回波MSB范圍31.回波LSB3417.回波MSB3517.回波LSB2.4 尋址傳感器和測量測量過程首先在指令寄存器中寫入80到82。根據(jù)適當(dāng)?shù)膯卧臏y量值的內(nèi)容（英寸，厘米，微秒）。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）的情況下，指定一個83至85之間的和測量模式相同的給定的格式單位命令是有必要的。傳感器地址的變化可以通過將值從160到170寫入下表中的命令寄存器

9、來完成。表3 測量和尋址SRF08指令描述十進(jìn)制十六進(jìn)制8050測量值（英寸）8151測量值（厘米）8252測量值（微米）8353測量值（英寸）8454測量值（厘米）8555測量值（微米）160A0地址1.字節(jié)165A5地址2.字節(jié)170AA地址3.字節(jié)在開始時，每個測量寄存器啟動復(fù)位，從十進(jìn)制值255（0xFF）開始讀數(shù)。推薦的延遲時間是65毫秒。第一個完成測量后捕獲的回波聲納位于地址2（MSB）和地址3（LSB），第二個回波在地址4、地址5，依此類推。每一個測量也使位于地址1的光傳感器更新，記錄更多反射的優(yōu)點是能夠在測量距離內(nèi)檢測到多個對象。綜上所述，閱讀測量值可能在65毫秒后，或通過讀取

10、寄存器的內(nèi)容。如果讀取值255，那么它便是一個有效的測量結(jié)果。當(dāng)你需要改變測量范圍可以通過改變登記在地址0x2的值。值0x0表示43毫米的距離，值0xFF代表11米的距離.依靠寄存器值和范圍包含以下公式：范圍=【（記錄2）*43】+43 （毫米）（1）基本傳感器的地址是0xE0。它可以更改為其他16個地址之一 (0xE0, 0xE2, 0xE4, 0xE6, 0xE8, 0xEA, 0xEC, 0xEE, 0xF0, 0xF2, 0xF4, 0xF6, 0xF8, 0xFA, 0xFC, 0xFE)。該地址可以在具有多個傳感器的I²C總線通信的應(yīng)用案例。另一種可能性是地址0x00。使

11、用此地址，您可以將數(shù)據(jù)寫入總線上所有連接的傳感器。改變總線I²C地址必須連接到一個傳感器。換一個地址必須進(jìn)入連續(xù)三個命令序列（0xA0，0xAA，0xA5）需要改變他們的順序。作為第四命令，然后注冊一個新的傳感器地址。這個順序必須寫的地址0x00。 對于新地址不知道的傳感器來說，推斷LED的閃爍的數(shù)目時可能的，所以在LED發(fā)出一個長光之后，伴隨著連續(xù)的短閃爍。十進(jìn)制形式產(chǎn)生的地址可以通過以下公式計算：地址=2*閃爍次數(shù)+224（十進(jìn)制）（2）3 與傳感器的通信帶傳感器的整個通信系統(tǒng)由一臺PC機(jī)和通用通信卡NI USB-8451，它提供了兩個接口SPI和I²C。與傳感器通訊已

12、選定的I2C接口。I²C是一個雙線串行總線。SDA信號是用于數(shù)據(jù)傳輸，SCL信號用于同步傳輸。連接到總線的每個設(shè)備都有一個7或10位的設(shè)置在工廠的唯一地址。它用于選擇設(shè)備。每個設(shè)備必須有不同的地址。在總線上可以連接設(shè)備作為主、從，另外設(shè)備也可以作為主從?？偩€是一個多主的，這意味著，總線可以連接到一個以上的主人。總線還具有用于在多個設(shè)備同時傳輸時檢測沖突的能力。數(shù)據(jù)SDA和SCL時鐘信號是雙向的數(shù)據(jù)線。信號被固定到邏輯高電平通過上拉電阻接正電源電壓。連接到I2C總線上所有設(shè)備的輸出必須是集電極開路型，這樣就可以實現(xiàn)與邏輯功能。總線上的通信速度可能是不同的，以便連接到總線也較慢的設(shè)備。其

13、中一個限制也適用-更高的傳輸速率-總線的最大長度越短。這種局限性是由于在高的線的長度在寄生電容導(dǎo)體SDA和SCL的增加。默認(rèn)情況下，通信總線速度為100千位/秒（標(biāo)準(zhǔn)模式），在其他模式的通信速度高：快速模式- 400千位/秒，快速模式加1兆位/秒，高速模式3,4兆位/秒，美國最高波特率（快速模式）是5兆位/秒。由于各種設(shè)備運行在不同的電壓水平對I²C總線的連接是不固定的電平邏輯0（低）和邏輯1（高）。他們的值來源于電源電壓的百分比：低電平電壓=0.3電源電壓，高電平電壓=0.7電源電壓。3.1 通訊協(xié)議開始每個I²C總線通信起始于起始位、終止于停止位。通信的開始，信號SDA

14、由高電平變?yōu)榈碗娖?，SCL信號處于高電平。通信結(jié)束時，信號SCL在高電平時，信號SDA的邏輯電平從低變?yōu)楦唠娖?。圖3 通信中的起始和停止位啟動和停止通信條件總是生成主站。當(dāng)啟動通信時該總線被認(rèn)為是繁忙的，相反，當(dāng)停止通信時，總線被認(rèn)為是空閑的的，在產(chǎn)生重啟條件而不是停止條件的情況下，總線保持忙。 在這方面，啟動和重啟被認(rèn)為是相同的。檢測啟動和停止條件非常簡單，如果一個設(shè)備連接到總線，有相應(yīng)的硬件。然而，沒有這個設(shè)備的微控制器必須至少每周期時鐘信號檢查總線的狀態(tài)2次。開始每個I2C總線通信由起始位開始，由停止位結(jié)束。 通信的開始通過將信號SDA的邏輯電平H改變?yōu)長電平來定義，而SCL信號處于邏輯

15、電平H。結(jié)束通信被定義為當(dāng)信號SCL是邏輯電平H時邏輯電平L到電平H信號SDA的改變， 也在邏輯電平H。圖4 通過CAN總線傳輸?shù)淖止?jié)3.2 NI USB-8451 卡NI USB 8451卡是高速（12Mb / s）USB 2.0卡。 該卡可連接到I²C和SPI總線，還包括通用DI / O端口。 該卡支持I²C總線的通信速度為32kHz至250kHz，SPI總線的通信速度為48kHz至12MHz。 圖5 NI USB-8451卡NI USB-8451的基本參數(shù)：電源：USB（4.1 伏至5.25 伏 直流，最大500 毫安）針腳數(shù)：32連接端口：端子尺寸：8.18厘米x

16、8.51厘米x 2.31厘米（包括端子）表4 NI USB-8451連接信號類型描述SPI CS<0 . 7>輸出片選SPI MOSI（SDO）輸出主輸出從輸入用于與從站通信SPI MISO（SDI）輸出主輸入從輸出用于與從站通信SPI CLK輸出CLK信號I²C SDA集電極開路輸出I²C總線上的數(shù)據(jù)I²C SCL集電極開路輸出I²C總線上的CLKP<0 . 7>I/O通用I / O+5V輸出電源電壓 - USBGND信號地NC未連接3.3通信方案超聲波傳感器通過I2C總線連接。 有2個上拉電阻連接到電源電壓。 它們用于在總線的

17、空閑狀態(tài)下調(diào)整H邏輯電平。 此外，在板上還連接有兩個電容器C，其在測量期間在傳感器的較高電流消耗下穩(wěn)定電源電壓。圖6 傳感器和NI USB-8451卡連接4 傳感器測量應(yīng)用圖7 流程圖該應(yīng)用程序是在LabVIEW圖形編程環(huán)境中開發(fā)的。 為用戶創(chuàng)建了一個圖形界面，允許您指定測量，讀取結(jié)果并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。該應(yīng)用具有初始化部分，其中進(jìn)行卡選擇和設(shè)置用于通信的電壓電平。 另一部分由環(huán)路形成，其執(zhí)行與傳感器的重復(fù)通信。 在開始測量和讀取數(shù)據(jù)之間必須加載等待傳感器完成測量。 此等待時間設(shè)置為100毫秒（最小65毫秒）。 下面的流程圖說明了測量算法。5 驗證申請為了確定傳感器的測量精度，對不同距離進(jìn)行實

18、際測量直到750cm的最大距離。 此外，它也已經(jīng)驗證了方向傳感器的特性。5.1距離測量精度的驗證第一個實現(xiàn)了驗證精度距離測量，它被分為3部分。 在第一部分中，距離可達(dá)300厘米，隨后距離可達(dá)600厘米，最后距離可達(dá)750厘米。5.2測量方法傳感器在垂直位置放置在支架上，使得它面向天花板。 選擇這樣的位置是因為來自空間中的其他對象的可能反射以及更容易識別測量對象。通過超聲波傳感器在實驗室進(jìn)行3m距離測量。 測量程序包括使用可調(diào)節(jié)高度的三腳架逐漸增加傳感器和天花板之間的距離。 總是使用tape-measure檢查傳感器測量的距離以確定參考距離。 根據(jù)EG（通告MPO no.339 / 2000Sb

19、），參考儀表的精度在II級。 精度由下式給出：測量誤差=（0.3+0.2標(biāo)距長度） （毫米） （3）下表顯示每個測量距離的最大誤差計：表5 使用磁帶測量的測量誤差根據(jù)EG II的誤差極限（毫米）1米2米3米5米8米10米±0.5±0.7±0.9±1.3±1.9±2.3在結(jié)果表中，將測量值作為自己的儀表長度（測量帶）和超聲波傳感器進(jìn)行評估，最終測量總誤差。 在列中的傳感器精度tp也包括精密儀器，這是由超聲波傳感器驗證。表6 高達(dá)3m的測量lM（厘米）lS（厘米）S（厘米）M（毫米）S CLK（厘米）tp（%）1137136.5-0.5&

20、#177;0.7±0.570.5（0.46）2156155-1±0.7±1.073174173-1±0.7±1.074210.2210-0.2±0.9±0.295240.3239-1.3±0.9±1.396284.5284-0.5±0.9±0.59其中：lM由磁帶計測量的距離 lS傳感器測量的距離 S傳感器錯誤 磁帶計錯誤 SCLK總誤差（包括誤碼儀） tp傳感器精度等級總誤差超聲傳感器被計算為相對于3m范圍的最大偏差：CLK總誤差=±【最大（丨傳感器錯誤丨+丨磁帶計錯誤丨）

21、】/300 *100（%） （4）5.3 測量結(jié)果高達(dá)6m在6m范圍內(nèi)的距離測量的程序類似于前面的情況進(jìn)行。 由于相應(yīng)的房間被選為具有所需參數(shù)教室天花板高度的教室（見表7）。由于最后一次測量是在6m范圍內(nèi)進(jìn)行的。 該測量在FEI，VSB-TU Ostrava的入口大廳進(jìn)行。 還有天花板所需的參數(shù)（見表8）。在這兩種情況下的計算類傳感器精度與確定基本傳感器測量范圍距離直到3m的精度等級的情況相同。表7 高達(dá)6m的測量lM（厘米）lS（厘米）S（厘米）M（毫米）S CLK（厘米）tp（%）1396395-1.00±1.3±1.330.7（0.62）2422.84252.20&#

22、177;1.3±2.333452.44552.60±1.3±2.734487.5485-2.50±1.3±2.635517.5515-2.50±1.9±2.696546.3545-1.30±1.9±1.497578.5575-3.50±1.9±3.698607.5605-2.50±1.9±2.6996356350.00±1.9±0.19表8 超過6m的測量lM（厘米）lS（厘米）S（厘米）M（毫米）S CLK（厘米）tp（%）17337303.0

23、±1.9±3.190.4*（0.38）*范圍設(shè)置XR = 8m6 方向特性根據(jù)制造商的數(shù)據(jù)表，超聲波傳感器傳感器使光束角度為55°。 下圖顯示了傳感器在極坐標(biāo)中的輻射方向圖。 為了測試這個特性只取一點。 由于本實驗的簡單實現(xiàn)，選擇測量距離150厘米。圖8 定向特性SRF08在傳感器上方放置沿著其移動板（24×39cm）的路徑。 將板在平面中的四個方向上移動，直到被傳感器捕獲。 隨后，從傳感器板上方的已知距離位置和所測量的三角形的斜邊的長度計算角度。 在兩個軸（在四個側(cè)面的平面中）上進(jìn)行測量。圖9 定向特性驗證確認(rèn)光束角度與制造商非常一致。 測量值如下表所示：表9 光束角度測量方向lS（厘米）lM（厘米）L（厘米）S（°）M（°）628.4628.4前149147130.527.429.9后149147130.527.429.9S CLK（°）-55.0=58.3其中：lM由磁帶計測量的距離 lS傳感器測量的距離 l高度板Ð S傳感器數(shù)據(jù)的角度Ð M磁帶表的角度Ð S CLK整體角度7