超聲波倒車雷達畢業(yè)答辯學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1超聲波倒車超聲波倒車(do ch)雷達雷達 畢業(yè)答辯畢業(yè)答辯第一頁，共46頁。第1頁/共46頁第二頁，共46頁。結(jié)構(gòu)，通過編程來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。n關(guān)鍵詞：單片機 超聲波 測距第2頁/共46頁第三頁，共46頁。第3頁/共46頁第四頁，共46頁。第4頁/共46頁第五頁，共46頁。超聲傳感器是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的其他形式的能的器件。目前(mqin)常用的超聲傳感器有兩大類，即電聲型與流體動力型。電聲型主要有：1 壓電傳感器；2 磁致伸縮傳感器；3 靜電傳感器。流體動力型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。由于工作頻率與應(yīng)用目的不同，超聲傳感器的結(jié)構(gòu)形

2、式是多種多樣的，并且名稱也有不同，傳感器的主要組成部分是壓電晶片。當壓電晶片受發(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)。當超聲波作用于晶片時，晶片受迫振動引起的形變可轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，是正壓電效應(yīng)。前者用于超聲波的發(fā)射，后者即為超聲波的接收。超聲波傳感器一般采用雙壓電陶瓷晶片制成。第5頁/共46頁第六頁，共46頁。圖2.1壓電式超聲波傳感器結(jié)構(gòu)圖第6頁/共46頁第七頁，共46頁。第7頁/共46頁第八頁，共46頁。圖2.2超聲發(fā)射(fsh)傳感器頻率特性第8頁/共46頁第九頁，共46頁。第9頁/共46頁第十頁，共46頁。實際的超聲波傳感器中的壓電晶片是一個小圓片，可以把表面上每個

3、點看成一個振蕩(zhndng)源，輻射出一個半球面波（子波），這些子波沒有指向性。但離開超聲傳感器的空間某一點的聲壓是這些子波迭加的結(jié)果（衍射），卻有指向性。第10頁/共46頁第十一頁，共46頁。第11頁/共46頁第十二頁，共46頁。第12頁/共46頁第十三頁，共46頁。圖2.3 超聲波測距硬件(yn jin)電路圖第13頁/共46頁第十四頁，共46頁。第14頁/共46頁第十五頁，共46頁。第15頁/共46頁第十六頁，共46頁。溫下，聲音在空氣中的傳播速度可依據(jù)(yj)上式計算出為 340 mm/ms。第16頁/共46頁第十七頁，共46頁。 在以傳感器脈沖反射方式工作(gngzu)的情況下，電

4、壓很高的發(fā)射電脈沖在激勵傳感器的同時也進入接收部分。此時，在短時間內(nèi)放大器的放大倍數(shù)會降低，甚至沒有放大作用，這種現(xiàn)象稱為阻塞。不同的檢測儀阻塞程度不一樣。根據(jù)阻塞區(qū)內(nèi)的缺陷回波高度對缺陷進行定量評價會使結(jié)果偏低，有時甚至不能發(fā)現(xiàn)障礙物，這是需要注意的。由于發(fā)射聲脈沖自身有一定的寬度，加上放大器有阻塞問題，在靠近發(fā)射脈沖一段時間范圍內(nèi)，所要求發(fā)現(xiàn)的缺陷往往不能被發(fā)現(xiàn)，這段距離，稱為盲區(qū)。第17頁/共46頁第十八頁，共46頁。第18頁/共46頁第十九頁，共46頁。 由AT89S52單片機編程，執(zhí)行程序后P1.0 口產(chǎn)生40KHZ的脈沖信號，超聲波發(fā)射探頭TCT40-16T產(chǎn)生超聲波。接收頭采用和

5、發(fā)射頭配對的TCT40-16R將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘枺腿隒X20106A中進行處理。CX20106A是帶有信號放大器，寬頻帶濾波器，檢波器。整形及滯后比較器的多功能芯片。當高電平越變?yōu)榈碗娖?，作為中斷請求信號，送至單片機處理。在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內(nèi)部的定時器T0，利用(lyng)定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生一個負跳變，在INTO或INT1端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間差，計算距離。 發(fā)射電路電路圖如圖3.2所示 圖3.2 發(fā)射(fsh)電路 發(fā)射電路原理：

6、當單片機AT89S52,通過P1.0這個I/O口,發(fā)送一系列的脈沖,經(jīng)過74HC04從而使TCT40-16T這個激勵換能器發(fā)射出超聲波。第19頁/共46頁第二十頁，共46頁。電路簡單實用，接收到的信號引入運算放大器，通過運算放大器兩級放大，增強接收信號，達到(d do)本電路適合的要求強度，比較適合本設(shè)計需要。第20頁/共46頁第二十一頁，共46頁。第21頁/共46頁第二十二頁，共46頁。 圖圖 3.4 系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)顯示電路顯示電路第22頁/共46頁第二十三頁，共46頁。圖3.6：系統(tǒng)報警(bo jng)電路第23頁/共46頁第二十四頁，共46頁。第24頁/共46頁第二十五頁，共46頁

7、。 圖3.7 復(fù)位(f wi)電路第25頁/共46頁第二十六頁，共46頁。第26頁/共46頁第二十七頁，共46頁。圖3.8 時鐘(shzhng)電路電路中的C9和C10一般取30PF左右，而晶體振蕩器的頻 率 范 圍 通 常 是1 . 212MHz，而電路中采用12MHz，晶體振蕩器的頻率越高，振蕩頻率就越高。第27頁/共46頁第二十八頁，共46頁。第28頁/共46頁第二十九頁，共46頁。第29頁/共46頁第三十頁，共46頁。第30頁/共46頁第三十一頁，共46頁。 圖2. 25-2初始化時序(sh x)第31頁/共46頁第三十二頁，共46頁。第32頁/共46頁第三十三頁，共46頁。經(jīng)單片機轉(zhuǎn)

8、換經(jīng)單片機轉(zhuǎn)換后，在計算時后，在計算時進行補償進行補償(bchng)。圖3-7 DS18b20接線(ji xin)電路第33頁/共46頁第三十四頁，共46頁。,輸出就為低輸出就為低電平電平,輸入輸入低電平低電平,輸輸出就為高電出就為高電平平.74HC04要比要比74LS04驅(qū)動電流大驅(qū)動電流大.圖4.2 74HC04N外觀(wigun)第34頁/共46頁第三十五頁，共46頁。型號TCT40-16TTCT40-16R結(jié)構(gòu)開放式開放式發(fā)射距離810米810米使用方式發(fā)射接收諧振頻率40KHZ1KHZ40KHZ1KHZ頻帶寬2KHZ0.5KHZ2KHZ0.5KHZ靈敏度70dB / V / ubar

9、70dB / V / ubar外形尺寸16mm22.5mm16mm22.5mm溫度范圍20 + 60 20 + 60 相對濕度20 5時達98%20 5時達98%第35頁/共46頁第三十六頁，共46頁。 第4章 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)硬件構(gòu)架了超聲波測距的基本功能之后，系統(tǒng)軟件所實現(xiàn)的功能主要是針對系統(tǒng)功能的實現(xiàn)及數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用。根據(jù)第二節(jié)所述系統(tǒng)硬件設(shè)計和所完成的功能，系統(tǒng)軟件需要實現(xiàn)以下功能：一、信號控制在系統(tǒng)硬件中，已經(jīng)完成了發(fā)射電路、接收電路、檢測電路、顯示電路、門限檢測的設(shè)計。在系統(tǒng)軟件中，要完成增益控制信號、門控信號、發(fā)射脈沖信號、遠近控制信號的時序及輸出。二、數(shù)據(jù)存儲為了得到發(fā)射信

10、號與接收回波間的時間差，要讀出此刻計數(shù)(j sh)器的計數(shù)(j sh)值，然后存儲在 RAM 中，而且每次發(fā)射周期的開始，需要對計數(shù)(j sh)器清零，以備后續(xù)處理。三、 信號處理RAM 中存儲的計數(shù)(j sh)值并不能作為距離值直接顯示輸出，因為計數(shù)(j sh)值與實際的距離值之間轉(zhuǎn)換公式為：S=0.5*V*T0.5*V*(Tr*N)其中，T 為發(fā)射信號到接收之間經(jīng)歷的時間，Tr 為方波信號作為計數(shù)(j sh)脈沖時計數(shù)(j sh)器的時間分辨率，N 為計數(shù)(j sh)器的值。在這個部分中，信號處理包括計數(shù)(j sh)值與距離值換算，二進制與十進制轉(zhuǎn)換。第36頁/共46頁第三十七頁，共46頁

11、。四、四、 數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)傳輸與顯示顯示經(jīng)軟件處理得到經(jīng)軟件處理得到的距離送顯示輸出，的距離送顯示輸出，用三位用三位 LED 表示。表示。 由于采用了單片機由于采用了單片機 AT89S52并考慮整并考慮整個系統(tǒng)的控制流程。個系統(tǒng)的控制流程。由于距離值的得出及由于距離值的得出及顯示是在中斷子程序顯示是在中斷子程序中完成的，因此在初中完成的，因此在初始化發(fā)射程序后進入始化發(fā)射程序后進入(jnr)中斷響應(yīng)的等中斷響應(yīng)的等待。在中斷響應(yīng)之后待。在中斷響應(yīng)之后，原始數(shù)據(jù)經(jīng)計數(shù)值，原始數(shù)據(jù)經(jīng)計數(shù)值與距離值換算子程序與距離值換算子程序，二進制與十進制轉(zhuǎn)，二進制與十進制轉(zhuǎn)換子程序后顯示輸出換子程序后顯示輸出。

12、整個系統(tǒng)軟件功能。整個系統(tǒng)軟件功能的實現(xiàn)可以分為主程的實現(xiàn)可以分為主程序、中斷服務(wù)程序幾序、中斷服務(wù)程序幾個主要部分。中斷程個主要部分。中斷程序流程圖如圖序流程圖如圖4.5所所示，主程序流程圖如示，主程序流程圖如圖圖4.6所示。所示。圖4.5中斷(zhngdun)程序流程圖 圖4.6主程序流程圖第37頁/共46頁第三十八頁，共46頁。第38頁/共46頁第三十九頁，共46頁。即：（5-1）其中R為普適常量8.314Kg/mol，T為氣體溫度K（絕對溫度），M為氣體分子量，r為氣體密度。由公式5-1可知，超聲聲速與空氣的溫度有密切關(guān)系。例如：20 時，T=293.15， CS=344.2 m/s；

13、40時，T=313.15，CS=355.8 m/s；-20時,T253.15，CS=319.9 m/s；從上面的計算可以(ky)看出，溫度對超聲波在空氣中的傳播速度有明顯的影響。當需要精確確定超聲波傳播速度時，必須考慮溫度的影響。第39頁/共46頁第四十頁，共46頁。第40頁/共46頁第四十一頁，共46頁。第41頁/共46頁第四十二頁，共46頁。第42頁/共46頁第四十三頁，共46頁。m/s；式中：t攝氏溫度；S水鹽度，按千分比計算；P海水靜壓力，單位為大氣壓。聲速可以(ky)用聲速儀測量，以驗證理論計算的準確性。在空氣(kngq)中在海水中，C=1450+4.21t-0.037tt+1,14

14、(S-35)+0.175P m/s(4) (4) 補償系統(tǒng)電路的時間延遲補償系統(tǒng)電路的時間延遲系統(tǒng)電路的時間延遲可通過實驗測定，通過測試兩個已知標準距離S1、S2所得到的時間t1、t2，可求出系統(tǒng)電路的延遲， = (s1t2-s2t1)/(s2-s1) 。第43頁/共46頁第四十四頁，共46頁。結(jié)束語結(jié)束語 畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn),提出提出,分析和解決實際問分析和解決實際問題題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片

15、機已經(jīng)成為當今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，域， 在生活中可以說得是無處不在。在生活中可以說得是無處不在。 這次的畢業(yè)設(shè)計通過搜集單片機的相關(guān)資料和撰寫論文對我來說是一這次的畢業(yè)設(shè)計通過搜集單片機的相關(guān)資料和撰寫論文對我來說是一次非常難得的鍛煉機會，可以說已經(jīng)囊括了大學(xué)期間大部分的知識，從選題到次非常難得的鍛煉機會，可以說已經(jīng)囊括了大學(xué)期間大部分的知識，從選題到定稿，從理論到實踐可以把所學(xué)的專業(yè)認識充分運用起來解決具體的問題，不定稿，從理論到實踐可以把所學(xué)的專業(yè)認識充分運用起來解決具體的問題，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且

16、僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且(r qi)學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識到過的知識,能夠使所學(xué)知識融會貫通。對于我來說這不僅僅是一次畢業(yè)設(shè)計能夠使所學(xué)知識融會貫通。對于我來說這不僅僅是一次畢業(yè)設(shè)計，更重要的是在學(xué)習(xí)的過程中提高了我學(xué)習(xí)的能力、解決問題的能力和實際工，更重要的是在學(xué)習(xí)的過程中提高了我學(xué)習(xí)的能力、解決問題的能力和實際工作的能力作的能力,這些技能和方法都會對將來的工作有很大的幫助。因此作為二十一這些技能和方法都會對將來的工作有很大的幫助。因此作為二十一世紀的大學(xué)來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。回顧起此次單片機課程世紀的大學(xué)來說掌握單片機的開發(fā)

17、技術(shù)是十分重要的。回顧起此次單片機課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東設(shè)計，至今我仍感慨頗多，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知西，通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以