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毕业论文_基于单片机的超声波测距功能设计 毕业论文_基于单片机的超声波测距功能设计

格式:word 上传:2025-08-14 17:40:44
,超声波发射传感器定要使用非常接近中心频率的交流电压来激励。另外,超声波接收传感器的频率特性与发射传感器的频率特性类似。曲线在处曲线最尖锐,输出电信号的幅度最大,即在处接收灵敏度最高。因此,超声波接收传感器具有很好的频率选择特性。超声波接收传感器的频率特性曲线和输出端外接电阻也有很大关系,如果很大,频率特性是尖锐共振的,并且在这个共振频率上灵敏度很高。如果较小,频率特性变得光滑而具有较宽得带宽,同时灵敏度也随之降低。并且最大灵敏度向稍低的频率移动。因此,超声接收传感器应与输入阻抗高的前置放大器配合使用,才能有较高得接收灵敏度。指向特性实际的超声波传感器中的压电晶片是个小圆片,可以把表面上每个点看成个振论文题目荡源,辐射出个半球面波子波,这些子波没有指向性。但离开超声传感器的空间点的声压是这些子波迭加的结果衍射,却有指向性。超声波测距的原理超声测距从原理上可分为共振式脉冲反射式两种。由于应用要求限定,在这里使用脉冲反射式,即利用超声的反射特性。超声波测距原理是通过超声波发射传感器向方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就停止计时。常温下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,即其中,就是所谓的渡越时间。可以看出主要部分有供应电能的脉冲发生器发射电路转换电能为声能,且将声能透射到介质中的发射传感器接收反射声能回波和转换声能为电信号的接收传感器接收放大器,可以使微弱的回声放大到定幅度,并使回声激发记录设备记录控制设备,通常控制发射到传感器中的电能,并控制声能脉冲发射到记录回波的时间,存储所要求的数据,并将时间间隔转换成距离。在超声波测量系统中,频率取得太低,外界的杂音干扰较多频率取得太高,在传播的过程中衰减较大。故在超声波测量中,常使用的超声波。目前超声波测量的距离般为几米到几十米。由于超声波发射与接收器件具有固有的频率特性,具有很高的抗干扰性能。距离测量系统常用的频率范围为的脉冲压力波,发射和接收的传感器有时共用个,或者两个是分开使用的。发射电路般由振荡和功放两部分组成,负责向传感器输出个有定宽度的高压脉冲串,并由传感器转换成声能发射出去接收放大器用于放大回声信号以便记录,同时为了使它能接收具有定频带宽度的短脉冲信号,接收放大器要有足够的频带宽度置避开强大记录控制部分启动或关闭发射电路并记录发射的瞬时及接收的瞬时,并将时差换算成距离读数并加以显示或记录。系统设计原理物理与电子信息学院毕业论文系统结构如图所示电子市场上常见的超声探头是收发分体式,般频率为。如果需要更高频率的超声探头,比如几百赫兹或者几兆赫兹的频率,就需要到专业经营超声产品的厂商去购买或者定制。鉴于有限的条件,拟选用的探头是的超声传感器,有支接收传感器和支发射传感器。图超声波测距硬件电路图电路频率的选择应该满足发射传感器的固有频率,这样才能使其工作在谐振频率,达到最优的特性。发射电压从理论上说是越高越好,因为对同支发射传感器而言,电压越高,发射的超声功率就越大,这样能够在接收传感器上接收的回波功率就比较大,对于接收电路的设计就相对简单些。但是,每支实际的发射传感器有其工作电压的极限值,即当工作电压超过了这个极限值之后,会对传感器的内部电路造成不可回复的损害。因此,工作电压不能超过这个极限值。同时,发射电路中的阻尼电阻决定了电路的阻尼情况。通常采用改变阻尼电阻的方法来改变发射强度。电阻大时阻尼小,发射强度大,仪器分辨率低,适宜于探测厚度大,对分辨力要求不高的试件。电阻小时阻尼大,分辨率高,在探测近表面缺陷时或对分辨力有较高要求时应予采用。发射部分的点脉冲电压很高,但是由障碍物回波引起的压电晶片产生的射频电压不显示驱动电路复位电路时钟电路超声波发射超声波接收报警论文题目过几十毫伏,要对这样小的信号进行处理就必须放大到定的幅度。接收部分就是由二级放大电路,检波电路及门限判别电路构成的,其中包括杂波抑制电路。最终达到对回波进行放大检测,产生个单片机能够识别的中断信号作为回波到达的标志。但是由于超声传感器固有特性,即盲区的存在,对于回波的接收和处理造成了相当程度的影响。系统主要参数测距仪的工作频率空气中超声波的衰减对频率很敏感,要求合理选择超声波频率,般在左右。太高频率的超声波在空气中是无法传播开去的。传感器的工作频率是测距系统的主要技术参数,它直接影响超声波的扩散和吸收损失,障碍物反射损失,背景噪声,并直接决定传感器的尺寸。工作频率的确定主要基于以下几点考虑如果测距的能力要求很大,声波传播损失就相对增加,由于介质对声波的吸收与声波频率的平方成正比,为减小声波的传播损失,就必须降低工作频率。工作频率越高,对认识和了解,也体会了单片机在现实生活中的重要性。在这次毕业设计的过程中,我能够顺利完成交通灯的设计,而在设计中遇到的问题,都应该感谢樊高峰老师,王锋哲老师在理论和实操方面的帮助,我才能顺利地完成,让我从中学到了很多知识,同时也要对帮助过我的同学表示谢意。在今后步入社会后的学习和工作中,我定会更加地努力,以更好的表现去回报学校及老师的栽培。再次对在百忙之中抽出宝贵时间来评阅这篇论文的各位专家致以衷心的感谢,参考文献参考文献杨振江冯军,单片机原理与实践指导中国电力出版社谭浩强,程序设计第三版清华大学出版社于乐戴佳常江,单片机语言常用模块与综合系统设计实例精讲电子工业出版社江晓安董秀峰杨颂华,数字电子技术第二版西安电子科技大学出版社江小安邵思飞沈金根高丽孙肖子,模拟电子技术西北大学出版社附录附录交通灯源程序南北黄灯东西黄灯位选偏移量东西数码指示值南北数码指示值倒计时设置的键值保存定时器中断次数灯状态循环标志附录中断强行标志调时方向切换键标志延时子程序按键扫描子程序键处理子程序显示子程序东西通行调用按键扫描程序调用显示程序附录按键扫描子程序附录,启动定时器清标志,设置的键值返回保存附录第位东西秒十位第位东西秒个位第位南北秒十位第位南北秒个位先延时,提前显示位了,定时中断子程序附录定时器中断次数。南北黄灯闪烁判断南北黄灯亮南北黄灯亮附录南北黄灯亮南北黄灯亮东西黄灯闪判断南北黄灯亮附录南北黄灯亮南北黄灯亮南北黄灯亮附录东西或南北先到达时即开始重新计时第次循环结束重置东西通行南北通行,取反附录关定时器南北加东西加加到置关定时器附录南北减东西减减到重置东西强行南北强行附录,物理与电子信息学院毕业论文目录绪论超声波测距发展综述,超声波测距原理及构想超声波传感器介绍超声波传感器的特性超声波测距的原理系统设计原理系统主要参数超声波测距系统方案设计发射与接收电路的设计方案显示报警单元方案设计单片机复位电路时钟电路芯片介绍探头介绍系统软件结构信号控制数据存储信号处理数据传输与显示误差产生的原因分析及改进对策误差产生原因分析针对误差产生原因的系统改进方案总结致谢参考文献论文题目基于单片机的超声波测距功能设计王默秋学号物理与电子信息学院级电子信息工程班,内蒙古呼和浩特指导教师张丽娜摘要论设计方案,并对系统各个单元的原理进行了介绍。对组成的各系统电路的芯片进行了介绍,并阐述了它们的工作原理。此系文介绍了种基于单片机的超声波汽车防撞测距报警系统,此系统利用单片机作为主控制器,结合超声波测距原理,来实现智能汽车防撞测距报警功能,并进行了系统硬件和软件的设计。通过发射接收电路得出统具有结构简单,精度高,使用方便等特点。关键词单片机超声波测距报警中图分类号文献标识码绪论随着社会经济的发展,交通运输业日益兴旺,汽车的数量在大副攀升。交通拥挤状况也日趋严重,撞车事件屡屡发生,造成了不可避免的人身伤亡和经济损失,针对这种情况,设计种响应快,可靠性高且较为经济的汽车防撞报警系统势在必行,超声波测距法是最常见的种距离测距方法,应用于汽车的前后左右防撞的近距离,低速状况,以及在汽车防撞报警系统中,超声波作为种特殊的声波,同样具有声波传输的基本物理特性折射,反射,干涉,衍射,散射。汽车防撞报警器将单片机的实时控制及数据处理功能,与超声波的测距技术传感器技术相结合,通过数显装置显示距离,并由发声电路根据距离远近情况发出警告声。五十年代,我国开始从国外引进超声波仪器,多是笨重的电子管式仪器。如英国的超声波检测仪,重达,各单位积极开展试验研究工作,在些工程检测中取得了较好的效果。五十年代末六十年代初,国内科研单位进口了波兰产超声仪,并进行仿制生产。随后,上海同济大学研制出型非金属超声检测仪,也是电子管式,仪器重约。该仪器性能稳定,波形清晰。但当时这种仪器只有个别科研单位使用,建工部门使用不物理与电子信息学院毕业论文多。直至七十年代中期,因无损检测技术仍处于试验阶段,未推广普及,所以仪器没有多大发展,仍使用电子管式的,型仪器。八十年代后期,由于计算机技术和高速器件的不断发展,使超声波信号的数字化采集和分析成为可能。目前国内也相继出现了各类数字化超声波检测设备,并已成为超声波检测的发展方向。厦门大学的位学者研究了种回波轮廓分析法。该方法在测距中通过两次探测求取回波包络曲线来得到回波的起点,通过这样处理后超声波传播时间的精度得到了很大的提高。意大利的等人介绍了种自适应系统,采用特殊的发射波形来获得好的回波包络,同时采用对环境噪声进行估测,设置定的回波开平电路,且采用自动增益的控制放大器,通过这些措施来提高超声波的探测精度。目前国内外在超声波检测领域都向着数字化方向发展,数字式超声波检测仪器的发展速度很快。国内近几年也相继出现了许多数字式超声波仪器和分析系统。国际上对超声波检测数字化技术的研究非常重视,国外生产类似产品和研究的公司有美国的泛美公司公司,加拿大的公司,德国的公司法国的公司和西班牙的公司等等,上述这些公司生产的超声波检测采集分析和成像处理系统的技术水平较高,在世界上处于领先水平。随着检测技术研究的不断深入,对超声检测仪器的功能要求越来越高,单数码显示的超声检测仪测读会带来较大
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