汽车安全间距测量设计方案..doc

汽车安全间距测量设计方案 班级：应物1001班 组员：崔东 金星 康华沛 日期：2012-3-30 目录 －、设计思路及原理 3 1.1其原理如下图 3 1.2设计思路 3 二、超声波发射、接受模块 4 2.1 超声波测距原理及发射接受电路 4 2.2超声波接受信号的处理 5 三、单片机选型及控制系统 7 3.1单片机选型 7 3.2 控制系统 8 3.3 蜂鸣器电路 9 3.4 系统报警电路 10 四、温度补偿电路 11 五、LCD1602显示模块 12 －、设计思路及原理 1.1其原理如下图 1.2设计思路 超声波是由机械振动产生的,可在不同介质中以不同的速度传播。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声测距是一种非接触式的检测方式。与其它方法相比，如电磁的或光学的方法，它不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高;而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。 超声波测距的方法有多种，本超声波测中系统的原理为: 检测出从超声波发射器发出的超声波，经气体介质的传播到接收器的时间，将这个时间与气体中的声速相乘，就是声波传输的距离。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时单片机开始计时，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立即停止计时。超声波在空气中的传播速度随温度变化，其对应值如表2-1 ，根据计时器记录的时间t (见图2-1)，就可以计算出发射点距障碍物的距离( s ) ，即: s = v t / 2 。 表2-1 声速与温度的关系 温度(℃) －30 －20 －10 0 10 20 30 100 声速(m/s) 313 319 325 323 338 344 349 386 图1-2超声波测距时序图 二、超声波发射、接受模块 2.1 超声波测距原理及发射接受电路 谐振频率高于20k赫兹的声波称作超声波，频率越高其绕射能力就越弱，但其反射能力就会越强，利用超声波的这种性能， 就制作了超声波换能器，它是一种既能将电能转换成机械能（声波），又能把机械能（声波）转换为电能的装置。换能器在电脉冲激励下可将电能转换为机械能，向外发送超声波；反之，当换能器处在接收状态时，它可将声能(机械能)转换为电能。本实验采用压电式超声波发生器 超声波发射、接收电路如图3-1。超声波发射部份由电阻R2及超声波发送头T40板成；接收电路由BG1、BG2X组成的两组三级管放大电路组成；检波电路、比较整形电路由C7、D1、D2及BG3组成。 40kHz的方波由MCS51单片机驱动超声波发射头发射超声波，经反射后由超声波接收头接收到40kHz的正弦波，由于声波在空气中传播时衰减，所以接收到的波形幅值较低，经接收电路放大，整形，最后输出一负跳变，输入单片机的引脚。 该测距电路的40kHz方波信号由单片机MCS51 的一个引脚5发出。方波的周期为1/40ms，即25μs，半周期为12.5μs。每隔半周期时间，让方波输出脚的电平取反，便可产生40kHz方波。由于单片机系统的晶振为12M晶振，因而单片机的时间分辨率是1μs，所以只能产生半周期为12μs或13μs的方波信号，频率分别为41.67kHz和38.46kHz。本系统在编程时选用了后者，让单片机产生约38.46kHz的方波。 2.2超声波接受信号的处理 使用超声波接发芯片CX20106A对超声波信号进行处理，其主要优缺点如下： 优点：简单易用，电路简单，减少了生产调试的麻烦。 ??? 缺点：必须保证接收到的信号为40KHz，否则无法解调出。 当 CX20106A 接收到40KHz的信号时，会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入 ，其主要电路为： CX20106A引脚说明： 三、单片机选型及控制系统 3.1单片机选型 在此次设计中我们采用美国ＩＮＴＥ公司推出的ＭＣＳ５１系列单片机，其主要性能指标如下： ?·8位CPU????·4kbytes 程序存储器(ROM)????·128bytes的数据存储器(RAM)????·32条I/O口线????·111条指令，大部分