天弩无人机
超声波测距的原理是通过测量超声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间并根据发射和接受的时间差及超声波在空气中的传播速度，计算出发射点到障碍物的实际距离。发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由即可算出被测物体的距离。单片机发出38kHz的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机外中断并停止定时器工作，测得时间为t中国防痨协会
，再由软件进行判别、计算，得出距离数并送LED显示，如图1-1所示。 图1-1 超声波测距仪示意图
2课题的方案设计与论证
本设计的主要特点是利用单片机定时器产生超声波信号脉冲，并通过算法实现测距并显示。采用STC89C52单片机作为控制器，由单片机定时器产生38kHz方波信号，通过换能器将38KHZ方波信号变换为超声波信号并发送，同时启动单片机定时器工作，当超声波信号遇障碍返回后，由CX20106A作为超声波信号接收器，同时在单片机INT0引脚产生中断请求信号，单片机响应外中断INT0后进入中断服务程序，关定时器T0，置测距成功标志并记录计数值，返回主程序进行测距计算后，动态扫描方式实现LED数字显示。
2.1系统整体方案的设计
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到农业生产等自动化的使用要求。
超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生
超声波。电气方式包括压电型、电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率、和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并综合各方面因素，本文采用STC89C52单片机作为控制器，由单片机定时器产生38kHz方波信号，通过换能器将38kHZ方波信号变换为超声波信号并发送，同时启动单片机定时器工作，当超声波信号遇障碍返回后，由CX20106A作为超声波信号接收器，同时在单片机INT0引脚产生中断请求信号，单片机响应外中断INT0后进入中断服务程序，关定时器T0，置测距成功标志并记录计数值，返回主程序进行测距计算后，动态扫描方式实现LED数字显示。
2.2系统整体方案的论证
超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。此次设计采用反射波方式。
测距仪的分辨率取决于对超声波传感器的选择。超声波传感器是一种采用压电效应的传感
新婚熄与翁公李钰雯
器，常用的材料是压电陶瓷。由于超声波在空气中传播时会有相当的衰减，衰减的程度与频率的高低成正比；而频率高分辨率也高，故短距离测量时应选择频率高的传感器，而长距离的测量时应用低频率的传感器
3系统的硬件设计
一件运动衫由STC89C52单片机作为控制器，单片机定时器产生38kHz方波信号，通过换能器将38KHZ方波信号变换为超声波信号并发送，同时启动单片机定时器工作，当超声波信号遇障碍返回后，由CX20106A作为超声波信号接收器，同时在单片机INT0引脚产生中断请求信号，单片机响应外中断INT0后进入中断服务程序，关定时器T0，置测距成功标志并记录计数值，返回主程序进行测距计算后，动态扫描方式实现LED数字显示。系统硬件主要模块有单片机最小系统，发射模块，接收模块，按键模块，报警模块和显示及驱动模块。其时序图如图3-1所示。
图3-1 时序图
单片机在T0时刻发射方波，同时启动定时器开始计时，当收到回波后，产生一负跳变到单片机中断口，单片机响应中断程序，定时器停止计数。计算时间差，即可得到超声波在媒介中传播的时间t，由此便可计算出距离。
3.2超声波发射电路
超声波发射采用推挽形式将P1.0端口发出的方波信号加到超声波换能器两端以提高超声波发射的强度。发射电路主要由74LS04和超声波换能器构成，用单片机P1.0端口输出38kHz方波信号一路经一级反向后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向后送到超声波换能的另一个电极。超声波发射电路图如图3-4所示。
图3-4 超声波发射电路
3.3超声波检测接收电路
超声波接收是用来将探测波回波的声能转换为电信号, 实现超声回波的接收。在被测物距离较远的情况下, 声的回波很弱, 为此要求将信号多次放大。放大后的信号整形输出一个方波信号, 此方波信号向CPU 发中断申请, 在中断服务程序中, 读取时间计数器的计数值。
如图3-5所示超声波接收部分采用接收的专用红外线遥控接收芯片CX20106A，由于红外遥控的载波频率38kHz 与测距超声波频率40kHz 较为接近，故可用作超声波检测电路喜剧世界。超声波在传播途中不可避免地会衰减,到达物体表面后,经过吸收、散射后,反射回来的回波信号极其微弱。要想测到回波,必须对其进行滤波放大,滤除回波噪声,放大有用信号,经检波及整形后转换为方波信号。CX20106A芯片内部电路由前置放大器，自动偏置电平控制电路（ABLC）、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器和波形整形电路等组成，可完成放大调制的功能。
腺鼠疫图3-5 超声波接收电路
实验证明，CX20106A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。
CX20106A芯片的1脚是接收信号输入端。2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。电容一般取1μF，电阻50～300 Ω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。5脚主要用来调节中心频率，这里取200 kΩ，7脚接上拉电阻，这里取1 kΩ左右。
US_R1 为超声波接收探头，其作用是将机械能转换为电信号，当超声波接收探头接收到40kHz 方波信号时，此信号将通过CX20106A 驱动放大送入单片机的外部中断0 输入引脚，在INT0 产生一个下降沿，提请外中断INT0，单片机在接受外部中断INT0的中断请求后，会转入外部中断INT0的中断服务程序进行处理。引发单片机外中断INT0。
3.4 按键输入电路
按键输入电路共4个键，分别命名为“启动”键、“设置”键、“∧”键和“∨”键。“设置”键用于将测试值模式切换到设置限值模式，上电复位后默认为测试值状态，当需要修改设置限值时，按“设置”键进入限值设置状态，此时按“∧”键或“∨”键可修改设置限值（注：测试值状态下“∧”键或“∨”键不起作用）。当测距值超过设置限值，蜂鸣器输出报警信息。当设置完毕后按“启动”键切换到测试纸模式。
图3-6 按键输入电路
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议