器到被测物的往返时间。超声波在空气中的传播速度如设定为，根据计数器记录的时间，就可以计算出发射点距障碍物的距离，即。开始计数后，只要传感器收到回波，就立即停止计数，即只有最先返回的超声波才起作用，也就是说超声波测距仪总是测得离传感器最近的物体的距离。本系统采用先进的器件，高性能低成本地实现了距离的测定。课题主要内容通过上节介绍我们知道，以单片机为核心的超声波测距系统设计简单方便，而且测精度能达到工业要求。本课题研究的测距系统就是用单片机控制的。通过超声波发射器向方向发射超声波，单片机在发射时刻同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即反射回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为，根据计时器记录的时间，就可以计算出发射点距障碍物的距离。本系统利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时。接收电路的输出端接单片机的外部中断源输入口。系统定时发射超声波，在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波的反射波时，接收电路输出端产生个负跳变，在单片机的外部中断源输入口产生个中断请求信号，单片机响应外部中断请求执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离,结果输出给显示。利用本测距系统测量，范围应在内，其最大误差控制在。超声波传感器为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类类是用电气方式产生超声波，类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型磁致伸缩型和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。目前较为常用的是压电式超声波发生器。压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的因有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。在设计超声波测距系统之前，我们首先来了解下有关超声波传感器方面的知识。在本章里，将介绍超声波传感器的原理和特性，检测方式以及超声波传感系统的构成。超声波传感器的原理与特性原理人们可以听到的声音频率为，即为可听声波，超出此频率范围的声音，即以下的声音称为低频声波，以上的声音称为超声波，般说话的频率范围为。超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强，为此利用超声波的这种性质就可以制成超声波传感器。另外，超声波在空气中传播的速度较慢，约为，这就使得超声波传感器使用变得非常简单。超声波传感器有发送器和接收器，但个超声波传感器也可以具有发送和接收声波的双重作用，即为可逆元件。般市场上出售的超声波传感器有专用型和兼用型，专用型就是发送器用作发送超声波，接收器用作接收超声波兼用型就是发送器和接收器为体传感器，即可发送超声波，又可接收超声波。超声波传感器的谐振频率中心频率有等。谐振频率变高，则检测距离变短，分解力也变高。超声波传感器是利用压电效应的原理，压电效应有逆效应和顺效应，超声波传感器是可逆元件，超声波发送器就是利用压电逆效应的原理。所谓压电逆效应如图所示，是在压电元件上施加电压，元件就变形，即称应变。若在图所示的已极化的压电陶瓷上施加如图所示极性的电压，外部正电荷与压电陶瓷的极化正电荷相斥，同时，外部负电荷与极化负电荷相斥。由于相斥的作用，压电陶瓷在厚度方向上缩短，在长度方向上伸长。若外部施加的极性变反，如图所示那样，压电陶瓷在厚度方向上伸长，在长度方向上缩短。图压电逆效应超声波传感器采用双晶振子，即把双压电陶瓷片以相反极化方向粘在起，在长度方向上，片伸长，另片就缩短。在双晶振子的两面涂敷薄膜电极，其上面用引线通过金属板振动板接到个电极端，下面用引线直接接到另个电极端。双晶振子为正方形，正方形的左右两边由圆弧形凸起部分支撑着。这两处的支点就成为振子振动的节点。金属板的中心有圆锥形振子。发送超声波时，圆锥形振子有较强的方向性，因而能高效率地发送超声波接收超声波时，超声波的振动集中于振子的中心，所以，能产生高效率的高频电压。采用双晶振子的超声波传感器,若在发送器的双晶振子谐振频率为上施加的高频电压，压电陶瓷片就根据所加的高频电压极性伸长与缩短，于是就能发送频率的超声波。超声波以疏密波形式传播，传送给超声波接收器。超声波接收器是利用压电效应的原理，即在压电元件的特定方向上施加压力，元件就发生应变，则产生面为正极，另面为负极的电压。若接收到发送器发送的超声波，振子就以发送超声波的频率进行振动，于是，就产生与超声波频率相同的高频电压，当然这种电压是非常小的，必须采用放大器放大。特性现以接收波形的模式匹配来进行推断的。模式匹配被假设为使用条组合的逻辑电路。我们使用这种方法识别未知物体的材料，它的效力已经被检验。因此，在识别材料中的高识别率是不用质疑的。这种方法的前提是在硬件中实施，期望可以通过使用条组合的逻辑电路实现快速识别，应用于航空，例如自动化运输工具，将随着这种系统的进步延伸而成为可能。在这篇文章里，我们提出个种类识别系统，这种识别方法来识别种类被延伸至从物体原料到化合物体材料，角度和测量距离上的延伸，并且模型识别是基于得到的二台超声波传感器的波形和组合的逻辑电路使用。那时，用测量的波形数据和其他种类方法的对比的种类实验，通过证明被提议方法的特征来估计提议方法。提出的系统识别算法在这个部分里解释被提议的方法的种类识别的算法。首先，超声波放电来测量物体，并且超声波传感器收到被反射的波。被用于通过超声波传感器在频率领域内产生的数据而获得反射波。传输数据的到区域被用于识别。原因是超声波传感器被用于中心是的频率。图显示个波形样品，木头,铁，纸板，海绵和塑料。这些波形是从有着相同的尺寸的金属板形状的物体厘米厘米中获得的波形。如图，每种材料中的波形显示了特征的不同。在这篇文章里，被反射的波形中存在差别的原因没有被详细地分析，但是被认为是每种材料或者表面形状的声阻抗的差别,。因此，我们相信物体材料可以图样识别与反映出的波形来识别每种物体材料的特征。下步，我们创造有着极大值和级小值的图表，因为从接收传感器获得的多测量数据有着自己的频率组合。这张图被叫为参考数据。图是个参考数据的例子。参考数据是每种类识别的基础。下列方程式用来确定最大和最少的参考数据•最大值•最小值表示在决定于培训用数据的频率方面的指示能力，而表示频率英尺指示能力的标准偏差。参考数据的最大值和最小值表明数据与描述被测量的对象的特征的波形不符合的范围。如果我们假定这些参考数据遵循个标准的分布，让被测量的数据的平均值是，标准偏差是，然后我们得到大约测量的数据的在间隔范围内。通过把极大值和极小值放置在参考数据里，如果培训用数据的数量足够大，几乎所有数据根据反射出的相同对象的波决定的未知波形相信在极大和极小参考数据的范围内被观察到。下步，被创建的参考数据用来对输入数据匹配。在提议系统内，从超声波传感器那里获得的未知波形成数据和参考数据作为二维的数据处理。然后未知的数据属于的种类被对图像数据的模式匹配识别。如果未知的波形数据和参考数据被重叠，相配的过程阻塞，并且如果未知的波形数据在最大和最少的参考数据中，未知的波形数据被推断属于保存参考数据的种类，并且这被作为识别结果确定。系统配置图是张在这项研究过程中使用的系统的方框图。显示的坐标系统被在测量环境过程中使用。测量的目标位于原点并且在以平面中心为原点的平面中测量。在这些实验过程中，在数字里显示的金属形成的物体是测量目标。测量设备被放在轴的原点上，使用有输送和接收的超声波传感器日本陶器制法来进行测量。在图中，超声波传感器被安排有左右接受器和在中心内的输出器。那些目标的反射波两台接收传感器接收，并且是模拟对数字化的转变抽样率，位。在之后处理，数据是对识别电路的输入。通过使用两台接收的传感器，因为输入信息的增加，下列效应可以被预测改进识别率不仅是简单的物质识别，而且种类更复杂的结合体如角和测量距离的识别。识别电路被提出的识别方法是个运算法则，在数据匹配过程中，这个法则可以被作为条组合的逻辑电路的硬件来执行。个匹配电路决定着输入数据是否在最大和最少的参考数据内。匹配电路当决定来自于条组合的逻辑电路时，参考数据和输入数据被量化成二维的形式，每排进行比较。组合的逻辑电路用来比较两排。从而，组合的逻辑电路有输入来比较个波形数据。被提议的系统使用两台传感器组合的逻辑电路进行每种类的识别。条组合的逻辑电路把少量参考数据和输入数据进行比较。如果比较的两排匹配精确，是输出量否则，是输出量。为了创建比较这对排的组合的逻辑电路，从参考数据中创建份真实的表格。首先，每个种类的参考数据如图中所示被量化成二维的形式。等于或者超过参考数据的最大量的区域被调整到，最小量被调整到，并且其他区域被调整到涉及不到的区域。下步，排量化的参考数据被作为真实表格确定，并且建立了在每排和输入数据相配的组合的逻辑电路。通过增加不被关注的真实表格，由于测量条件，识别电路吸收波形内的变化，例如随着温度的变化。电路可以在尺寸方面简化，因为并非所有数据值都要在识别过程中引用。输入数据被类似量化。相同或是比数据值大的地区的数据值调整到和小于这个区域的数据值对应。然后每排输入数据被选出，对相应排的组合的逻辑电路的输入，与参考数据相比。图显示在真实表格和在图的第排的组合逻辑电路之间的输入产量关系。在图描述被量化的参考数据的象素价值，是排号码和是栏数。，描述被量化的输入数据的象素价值并且成为对组合的逻辑电路的输入。代表排的组合的逻辑电路的输出量。当所有，到，和，到，匹配时，生产成为。如果输入数据是在最大和最小的参考数据内，所有排的组合的逻辑电路的输出量成为。下步，因为在输入数据和种类之间的类似处被确定，来自所有组合的逻辑电路的产量的总数是种类的相象种类，并且有最高类似处的种类被作为最终的结果。电路的简化当组合逻辑电路被创