全天候全方位超声波测速测距仪.doc

工程实践报告 项目名称： 全天候全方位超声波测速测距仪 项目编号: C2 指导教师： 盛佳南 专 业: 应用物理 年 级： 2011级 团队成员: 2011033039李翔 2011033042王一钱 2011033017宋伟博 2011033018李强军 二〇一四年六月工程实践报告 超声波测距原理 目前，非接触式测距仪常采用超声波、激光和雷达。但激光和雷达测距仪造价偏高，不利于广泛的普及及应用，在某些应用领域有其局限性，一般仅用于军事工业。相比之下，超声波测距系统电路易实现、结构简单和造价低，且超声波在传播过程中不受烟雾、空气能见度等因素的影响对外界光线、色彩和电磁场不敏感，更适于黑暗、电磁干扰强、有毒、灰尘或烟雾的恶劣环境，在识别透明及漫反射性差的物体上也有优势。所以超声波测距在各种场合均得到广泛应用，如倒车防撞雷达、海洋测量、物体识别、工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识别。超声波测距的方法有多种，如相位检测法、声波幅值检测法和渡越时间检测法等。相位检测法虽然精度高，但检测范围有限；声波幅值检测法易受反射波的影响，故本系统采用超声波超声波渡越检测时间检测法。其原理为：检测从超声波发射器发出的超声波，经气体介质的渡越时间与气体中的声速相乘，就是声波传输的距离。传播到接收器的时间，即渡越时间。该距离的计算公式如下： d=s/2=vt/2 其中：d为被测物体与测物的距离，s为来回声波的路程，v为声速，t为声波来回的时间。为了提高精度，需考虑不同温度下超声波在空气中不同温度变化下关系： v=334.1+0.01t 基于这种思想，本次设计中便来探讨超声波测距方法的设计。 各器件原理及其作用 此类超声波测距是以单片机STC89C52为核心，其发射击端主要是用三极管反相推挽来实现，电路较为简单，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器接收到反射波就立即停止计时。一般情况下，超声波在空气中传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点障碍物的距离s，s=340xt/2。即在测距计数电路设计中，采用了相关计数法，其主要原理是：测量时单片机系统先给发射电路提供脉冲信号，单片机计数器处于等待状态，不计数；当信号发射一段时间后，由单片机发出信号使系统关闭发射信号，计数器开始计数，实现起始的同步；当接收信号的最后一个脉冲到来后计数器停止计数。 各单元模块的联接此次超声波电路设计中，是以单片机为核心的。先由单片机给发射电路一个超声波信号，当发射电路发出一个信号以后，再由接收电路来接收发射回来的信号，由于在此时，要判断是否接收到信号，因此要设计一个中断，故要和单片机的into口相连接。在超声波接收回来后，由于超声波的速度要随温度的变化而变化，故要进行温度补偿，在p1口与温度检测电路相连接。故收到信号后，单片机再将处理后的数据送去显示，即要与显示电路相连接。 1、单片机STC89C52 STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。 2、超声波发射模块