基于超聲波定位原理的停車輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)-wenkub

　

【正文】 距離。第1周：針對(duì)選題查資料，確定設(shè)計(jì)方案；第2周：方案分析比較，電路原理設(shè)計(jì)，進(jìn)行元器件及參數(shù)選擇；利用 Altium Designer進(jìn)行電路圖繪制第3周：編寫主程序流程圖和軟件程序及編寫整理設(shè)計(jì)報(bào)告。超聲波測(cè)距法是一種最常見的距離測(cè)量方法。論文概述了超聲波檢測(cè)的發(fā)展及基本原理，闡述了超聲波傳感器的原理及特性。論文介紹了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。交通擁擠狀況也隨之出現(xiàn)，撞車事件也是經(jīng)常發(fā)生，人們?cè)谙硎芷噹?lái)的樂(lè)趣和方便的同時(shí)，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(guān)系。所以超聲波測(cè)距法是一種非常簡(jiǎn)單常見的方法，應(yīng)用在汽車停車的前后左右防撞的近距離測(cè)量，以及在汽車倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)中，超聲波作為一種特殊的聲波，具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦浴凵洌瓷洌缮妫苌洌⑸洹?國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀近年來(lái)，由于導(dǎo)航系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)測(cè)距、機(jī)械加工自動(dòng)化等方面的需要，自動(dòng)測(cè)距變得十分重要。（3）超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，費(fèi)用低，信息處理簡(jiǎn)單可靠，便于小型化和集成化。超聲波作為一種新型的工具在各方面都有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求。根據(jù)原理設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距儀的硬件結(jié)構(gòu)電路。利用超聲波檢測(cè)距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡(jiǎn)單，并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等自動(dòng)化的使用要求。它們所產(chǎn)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。實(shí)用的測(cè)距方法有兩種，一種是在被測(cè)距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計(jì)；一種是發(fā)射波被物體反射回來(lái)后接收的反射波方式，適用于測(cè)距儀。由于超聲波在空氣中傳播時(shí)會(huì)有相當(dāng)?shù)乃p，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(cè)量時(shí)應(yīng)選擇頻率高的傳感器，而長(zhǎng)距離的測(cè)量時(shí)應(yīng)用低頻率的傳感器。利用超聲檢測(cè)往往比較迅速，方便，易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)使用的要求，主要應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，例如：液位、井深、管道長(zhǎng)度等場(chǎng)合。 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(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。由于工作頻率與應(yīng)用目的不同，超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在超聲檢測(cè)和診斷中習(xí)慣上都把超聲波傳感器稱為探頭，而工業(yè)中采用的流體動(dòng)力型傳感器稱為“哨”或“笛”。屬于晶體的如石英、鈮酸鋰等，屬于壓電陶瓷的有鋯鈦酸鉛，鈦酸鋇等。傳感器的主要組成部分是壓電晶片。超聲波傳感器一般采用雙壓電陶瓷晶片制成。如果在壓電陶瓷晶片上有超聲機(jī)械波作用，這將會(huì)使其產(chǎn)生機(jī)械變形，這種機(jī)械變形是與超聲機(jī)械波一致的，機(jī)械變形使壓電陶瓷晶片產(chǎn)生頻率與超聲機(jī)械波相同的電信號(hào)。 壓電式傳感器原理圖Fig. Schematic of piezoelectric sensors壓電陶瓷晶片有一個(gè)固定的諧振頻率，即中心頻率f0。利用這一特性可制作成各種頻率的超聲波傳感器。 超聲波測(cè)距的原理超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到發(fā)射波就立即停止計(jì)時(shí)。由于是利用超聲波測(cè)距，要測(cè)量預(yù)期的距離，所以產(chǎn)生的超聲波要有一定的功率和合理的頻率才能達(dá)到預(yù)定的傳播距離，同時(shí)這是得到足夠的回波功率的必要條件，只有得到足夠的回波頻率，接收電路才能檢測(cè)到回波信號(hào)和防止外界干擾信號(hào)的干擾。發(fā)射電路由單片機(jī)輸出端直接驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的3位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機(jī)的P2口，、,數(shù)碼管位驅(qū)運(yùn)用PNP三極管S9012三極管驅(qū)動(dòng)。與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容全靜態(tài)工作模式：0Hz－33MHz2個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)同時(shí)，AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路三部分。超聲波接收頭接收到反射的回波后，經(jīng)過(guò)接收電路處理后。由K1，K2組成測(cè)距系統(tǒng)的按鍵電路。接收電路由BGBG2組成的兩組三級(jí)管放大電路構(gòu)成；超聲波的檢波電路、比較整形電路由CDD2及BG3組成。 超聲波發(fā)送電路Fig. Ultrasonic transmitter circuit t。由于單片機(jī)系統(tǒng)的晶振為12M晶振，因而單片機(jī)的時(shí)間分辨率是1181。本系統(tǒng)在編程時(shí)選用了后者。放大的信號(hào)通過(guò)檢波電路得到解調(diào)后的信號(hào)，即把多個(gè)脈沖波解調(diào)成多個(gè)大脈沖波。數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示，段碼輸出端口為單片機(jī)的P2口，、,數(shù)碼管位驅(qū)運(yùn)用PNP三極管S9012三極管驅(qū)動(dòng)。方式一：，繼電器輸出，可驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載，電路由電阻R三極管BG繼電器JDQ組成，當(dāng)測(cè)量值低于事先設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，繼電器吸合，測(cè)量值高于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，繼電器斷開。超聲波測(cè)距的程序既有較復(fù)雜的計(jì)算（計(jì)算距離時(shí)），又要求精細(xì)計(jì)算程序運(yùn)行時(shí)間（超聲波測(cè)距時(shí)），所以控制程序可采用C語(yǔ)言編程。進(jìn)行程序主程序后，進(jìn)行定時(shí)測(cè)距判斷，當(dāng)測(cè)距標(biāo)志位ec=1時(shí)，測(cè)量一次，程序設(shè)計(jì)中，超聲波測(cè)距頻度是45次/秒。立即停止T0計(jì)時(shí)。d=(ct)/2=172T0/10000cm其中，T0為計(jì)數(shù)器T0的計(jì)算值。 TH1=0x00。 delay(1700)。 i=yzsj。 } TR1=0。 csbint=1。產(chǎn)生的超聲波個(gè)數(shù)為 UCSBFS SEGMENT CODE RSEG UCSBFS PUBLIC CSBFS CSBFS: mov R6,8h 。其中脈沖回波法測(cè)距常用，其原理是超聲傳感器發(fā)射超聲波，在空氣中傳播至被測(cè)物，經(jīng)反射后由超聲波傳感器接收反射脈沖，測(cè)量出超聲脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間，在已知超聲波聲速的前提下，可計(jì)算被測(cè)物的距離H，即：H=vt/2。因此超聲波的傳播速度受氣體的密度、溫度及氣體分子成份的影響。（3）電路本身影響電路硬件和軟件本身存在一定的缺陷，因此會(huì)造成測(cè)量誤差，主要表現(xiàn)為：①啟動(dòng)發(fā)射和啟動(dòng)計(jì)時(shí)之間的偏差。這是源于檢測(cè)電路的靈敏度和判斷偏差，從收到實(shí)際回波到電路確認(rèn)并輸出相應(yīng)信號(hào)肯定存在滯后，這和回波信號(hào)強(qiáng)弱、檢測(cè)電路原理以及判斷電路的敏感性相關(guān)，也是超聲波測(cè)距的核心。但這個(gè)因素可以通過(guò)提高單片機(jī)速度，使用高優(yōu)先級(jí)中斷。為減小此項(xiàng)誤差，應(yīng)該提高計(jì)時(shí)的最小單位，即是選擇頻率高的晶振，從而降低量化誤差。超聲波測(cè)距常用壓電材料制作的傳感器。這些會(huì)直接影響超聲波的回波幅值。超聲波測(cè)距儀硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路三部分。實(shí)際測(cè)試證明，本超聲波測(cè)距儀的性能不是特別穩(wěn)定。如果超聲波的固有頻率為40kHz，并假設(shè)接收信號(hào)觸發(fā)閥值建立時(shí)間滯后兩個(gè)周期，如果將超聲波的固有頻率提高至200kHz,則測(cè)試誤差將縮小5倍。系統(tǒng)抗干擾措施必須從硬件和軟件兩個(gè)方面著手。 軟件方面采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，利用算法平均值濾波和相關(guān)濾波以抑制帶寬的隨機(jī)噪聲，以及在測(cè)量時(shí)間內(nèi)近似呈現(xiàn)周期性的干擾并進(jìn)行補(bǔ)償。還有我的宿舍同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個(gè)團(tuán)結(jié)友愛，相互促進(jìn)的環(huán)境中，在和你們的相互幫助和啟發(fā)中，我才能夠順利的完成課程設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1] [J].制作天地，2010,(5):3142[2] 樓然苗，李光飛.《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007[3] 楊國(guó)田 白 焰 董 玲 51單片機(jī)實(shí)用C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M] 中國(guó)電力出版社 2009[4] [N].忻州師范學(xué)院校報(bào)，[5] 張琛，[J].科技傳播，2010,(13):217222[6] 趙廣濤，[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006,(1):129131[7] [J].自動(dòng)化系統(tǒng)與用,2010,(6):100102[8] 楊億希，肖博，[N].凱里學(xué)院學(xué)報(bào),[9] 張波，[J].機(jī)床與液壓,2010,(18):5658[10] 王紅云，姚志敏，王竹林，[J].,（11）:4749[11] 李瀚蓀.《電路分析基