基于超聲波定位原理的停車輔助系統設計-文庫吧

【正文】 multiuse characteristics.The paper outlines the development and the basic principles of ultrasound tests on the principles and characteristics of ultrasound sensors. Some of the main parameters for the system were discussed, and introducing ultrasonic ranging system functions basic, the overall position of the system. Through multiple launch reception circuit design parison, the best designed programme drawn, and various system design modules principles introduced. On the position of the system circuit chip introduced and elaborated the principles of their work. Papers introduced system software architecture, through programming to achieve system function.Key words: Ultrasonic Positioning。 Parking and Reversing。AT89S51目 錄摘 要 VIAbstract VI目 錄 VI1 緒論 1 課題設計的目的和意義 1 國內應用現狀 12 總體方案 3 本設計的研究方法 3 3 系統整體方案的論證 3 超聲測距原理 3 超聲波測距概述 3 超聲波傳感器介紹 4 超聲波測距的原理 63 系統硬件設計 7 AT89S51單片機 8 8 超聲波測距單片機系統 9 超聲波發射、接受電路 9 顯示電路 11 供電電路 11 報警輸出電路 124 系統軟件設計 12 主程序設計 12 超聲波測距子程序及其流程圖 13 超聲波測距流程圖 155誤差分析 18結論 19參考資料 21致 謝 22附錄一 超聲波測距原理圖 23 VI 1 緒論 課題設計的目的和意義隨著汽車的普及，越來越多的家庭擁有了汽車。交通擁擠狀況也隨之出現，撞車事件也是經常發生，人們在享受汽車帶來的樂趣和方便的同時，更加注重的是汽車的安全性，許多“追尾”事故都與車距有著密切的關系。為了解決這個安全問題，設計一種汽車測距防撞報警系統勢在必行。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲經常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單。所以超聲波測距法是一種非常簡單常見的方法，應用在汽車停車的前后左右防撞的近距離測量，以及在汽車倒車防撞報警系統中，超聲波作為一種特殊的聲波，具有聲波傳輸的基本物理特性—折射，反射，干涉，衍射，散射。超聲波測距是利用其反射特性，當車輛后退時，超聲波測距傳感器利用超聲波檢測車輛后方的障礙物位置，并利用LED顯示出來，當到達一定距離時，系統能發出報警聲，進而提醒駕駛人員，起到安全的左右。通過本課題的研究，將所學到的知識用在實踐中并有所創新和進步。該設計可廣泛應用在生活、軍事、工業等各個領域，它需要設計者有較好的數電、模電知識，并且有一定的編程能力，綜合運用所學的知識實現對超聲波發射與接收信號進行控制，通過單片機程序對超聲波信號進行相應的分析、計算、處理最后顯示在LED數碼管上。 國內應用現狀近年來，由于導航系統、工業機器人的自動測距、機械加工自動化等方面的需要，自動測距變得十分重要。與同類測距方法相比，超聲波測距法具有以下優勢：（1）相對于聲波，超聲波有定向性較好、能量集中、在傳輸過程中衰減較小、反射能力強等優勢。（2）和光學方法相比，超聲波的波速較小，可以直接測量較近的目標，縱向分辨率高；對色彩、光照度、電磁場不敏感，被測物體處于黑暗、煙霧、電磁干擾、有毒等比較惡劣的環境有一定的適應能力。特別是在海洋勘測具有獨特的優點。（3）超聲波傳感器結構簡單，體積小，費用低，信息處理簡單可靠，便于小型化和集成化。隨著科學技術的快速發展，超聲波的應用將越來越廣泛。但就目前技術水平來說，人們利用超聲波的技術還十分有限，因此，這是一個正在不斷發展而又有無限前景的技術。超聲波測距技術在社會生活中已有廣泛的應用，目前對超聲波的精度要求越來越大。超聲波作為一種新型的工具在各方面都有很大的發展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發展，以滿足日益發展的社會需求。未來超聲波測距技術將朝著更高精度，更大應用范圍，更穩定方向發展。2 總體方案 本設計的研究方法 本設計選用TCT4016T/R超聲波傳感器。了解超聲波測距的原理的，只有對理論知識有一定的學習才能運用到實際操作中。根據原理設計超聲波測距儀的硬件結構電路。對設計的電路進行分析能夠產生超聲波，實現超聲波的發送和接收，從而實現利用超聲波測距的方法測量物體之間的距離。具體設計一個基于單片機的超聲波測距器，包括單片機控制電路，發射電路，接收電路，LED顯示電路。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用于距離的測量。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達到農業生產等自動化的使用要求。超聲波發生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產生超聲波，一類是用機械方式產生超聲波。電氣方式包括壓電型、電動型等；機械方式有加爾統笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產生的超聲波的頻率、功率、和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前在近距離測量方面常用的是壓電式超聲波換能器。根據設計要求并綜合各方面因素，本文采用AT89S51單片機作為控制器，用動態掃描法實現LED數字顯示，超聲波驅動信號用單片機的定時器。 系統整體方案的論證超聲波測距的原理是利用超聲波的發射和接受，根據超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。實用的測距方法有兩種，一種是在被測距離的兩端，一端發射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計；一種是發射波被物體反射回來后接收的反射波方式，適用于測距儀。此次設計采用反射波方式。測距儀的分辨率取決于對超聲波傳感器的選擇。超聲波傳感器是一種采用壓電效應的傳感器，常用的材料是壓電陶瓷。由于超聲波在空氣中傳播時會有相當的衰減，衰減的程度與頻率的高低成正比；而頻率高分辨率也高，故短距離測量時應選擇頻率高的傳感器，而長距離的測量時應用低頻率的傳感器。 超聲測距原理 超聲波概述超聲波是一種頻率超過20的機械波。超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸的基本物理特性—反射、折射、干涉、衍射、散射。超聲波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特點，可產生較大力量，并且在不同的媒質介面，超聲波的大部分能量會反射。利用超聲檢測往往比較迅速，方便，易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業使用的要求，主要應用于倒車雷達、建筑施工工地以及一些工業現場，例如：液位、井深、管道長度等場合。超聲波測量在國防、航空航天、電力、石化、機械、材料等眾多領域具有廣泛的作用，它不但可以保證產品質量、保障安全，還可起到節約能源、降低成本的作用。超聲波與光波、電磁波、射線等檢測相比，其最大特點是穿透力強，幾乎可以在任何物體中傳播，了解被測物體內部情況。超聲檢測設備還具有結構簡單，成本低廉的優點，有利于工程實際使用。 超聲波傳感器介紹超聲波傳感器是一種將其他形式的能轉變為所需頻率的超聲能或是把超聲能轉變為同頻率的其他形式的能的器件。目前常用的超聲波傳