基于超聲波定位原理的停車輔助系統設計-預覽頁

　

【正文】 c 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。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。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。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。隨著科學技術的快速發展，超聲波的應用將越來越廣泛。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。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。目前在近距離測量方面常用的是壓電式超聲波換能器。此次設計采用反射波方式。 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。目前常用的超聲波傳感器有兩大類，即電聲型與流體動力型。壓電傳感器屬于超聲波傳感器中電聲型的一種。其具有下列的特性：把這種材料置于電場之中，它就產生一定的應變；相反，對這種材料施以外力，則由于產生了應變就會在其內部產生一定方向的電場。當壓電晶片受發射電脈沖激勵后產生振動，即可發射聲脈沖，是逆壓電效應。這種超聲傳感器需要的壓電材料較少，價格低廉，且非常適用于氣體和液體介質中。壓電式超聲波發生器實際上是利用壓電晶體的逆向壓電效應來工作的。發射超聲波時，加在其上面的交變電壓的頻率要與它的固有諧振頻率一致。一般常用的超聲波傳感器有兩種：專用型和兼用型。假設超聲波在空氣中的傳播速度為，根據計時器記錄的時間，發射點距障礙物的距離， Fig. Ultrasonic ranging principle，兩探頭中心距離的一半用M表示，超聲波單程所走過的距離用表示，由圖可得： (1) (2)將式(2)帶入式(1)得： (3)在整個傳播過程中，超聲波所走過的距離為： (4)式中：為超聲波的傳播速度，為傳播時間，即為超聲波從發射到接收的時間。經分析和大量實驗表明，頻率為40左右的超聲波在空氣中傳播效果最佳，同時為了處理方便，發射的超聲波被調制成具有一定間隔的調制脈沖波信號。接收電路使用三極管組成的放大電路，該電路簡單，調試工作小較小。 AT89S51單片機AT89S51是美國ATMEL公司生產的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含4k bytes的可系統編程的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準8051指令系統及引腳。4k字節在系統編程（ISP）Flash閃速存儲器三級程序加密鎖6個中斷源看門狗（WDT）及雙數據指針空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時／計數器，串行通信口及中斷系統繼續工作。單片機采用AT89S51。單片機控制著超聲波的發送，超聲波發送完畢后，立即啟動內部計時器T0計時，立即停止內部計時器計時。用于設定超聲波測距報警值。，經BG1推動超聲波脈沖變壓器，在脈沖變壓器次級形成60VPP的電壓，加載到超聲波發送頭上，驅動超聲波發射頭發射超聲波。方波的周期為1/40ms，即25181。s，所以只能產生半周期為12181。 超聲波測距接收電路Fig. Ultrasonic Ranging receiving circuit由于反射回來的超聲波信號非常微弱，所以接收電路需要將其進行放大。這里使用的是I N 4148檢波二極管，輸出的直流信號即兩二極管之間電容電壓。 顯示單元Fig. The display unit 供電電路本測距系統由于采用的是LED數碼管用為顯示方式，正常工作時，系統工作電流約為3045mA，為保證系統統計的可靠正常工作，系統的供電方式主要交流AC69伏，同時為調試系統方便，供電方式考慮了第二種方式，即由USB口供電，調試時直接由電腦USB口供電。方式二：，提供聲響報警信號，電路由電阻R三極管BG蜂鳴器BY組成，當測量值低于事先設定的報警值時，蜂鳴器發出“滴、滴、滴…..”報警聲響信號，測量值高于設定的報警值時，停止發出報警聲響。測距間隔中，整個程序主要進行循環顯示測量結果。由于采用單片機采用的是12 MHz的晶振，計時器每計一個數就是1μs，當超聲波測距子程序檢測到接收成功的標志位后，將計數器T0中的數（即超聲波來回所用的時間）按式（2）計算，即可得被測物體與測距儀之間的距離。 TL1=0x00。 csbfs()。 while(i) { } i=0。 s=TH1。 jsz=s*csbc。超聲波發射的完整波形個數：共計四個 here: cpl 。由于溫度影響超聲波在空氣中的傳播速度；超聲波反射回波很難精確捕捉，致使超聲波在空氣中傳播的時間很難精確測量。其中溫度對超聲波在空氣中的傳播速度有明顯的影響，當需要精確確定超聲波傳播速度時，必須考慮溫度的影響。這是源于單片機一次只能處理一件事，所以啟動發射和啟動計時實際上不能同時完成，是先后完成的，存在時差。③收到中斷到中斷響應停止計時之間的滯后。④計時器本身的誤差。同時選用質量好的晶振。超聲波傳感器外加脈沖電壓的幅值會影響壓電轉換效率。所以，為了提高壓電轉換效率，提高超聲測距精度和范圍，應盡量提高超聲傳感器外加脈沖電壓的幅值。單片機采用AT89S51，采用12高精度的晶振，以獲得較穩定時鐘頻率，減小測量誤差。超聲波測距儀還可以做如下改進：系統的動態性能不高，被測物體表面移動速度很小時，可以實現跟蹤測量；移動速度過大，波動較大時，誤差變大。增加抗干擾措施。為了抑制外部干擾，接收裝置可以采用過零檢測裝置，保證接收到得超聲波為物體反射回來的超聲波，從而有效地抑制超聲波發射電路的輻射干擾。通過這些處理，可以有效的減少干擾。附錄一 超聲波測距原理圖 23