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嵌入式超声波测距仪的设计-亚搏体育app官网入口

作者:亚搏体育app官网入口   发布时间:2022-06-17   点击量:

本文摘要:章节  随着电子技术的发展,测距技术更加先进设备,从使用卷尺人工展开丈量,到用水准仪和三角理论展开测量计算出来,甚至使用激光测距等,这些测量手段因精度较低、操作者繁复或成本高而不尽人意。

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章节  随着电子技术的发展,测距技术更加先进设备,从使用卷尺人工展开丈量,到用水准仪和三角理论展开测量计算出来,甚至使用激光测距等,这些测量手段因精度较低、操作者繁复或成本高而不尽人意。随着超声波的应用于日益普遍,成像测距在测试领域中获得应用于,该类产品如进口的超声波液位计、超声波测位仪等性能虽好,但价格昂贵。目前,超声波传感器技术已普遍用作工业、国防、交通、生物医疗和家庭领域。超声波传感器技术与信息技术、构建工艺结合,为研发智能化、高灵敏度的超声波仪器设备建构了有利条件。

鉴于此,运用嵌入式单片机技术、融合CAN总线通信协议标准、设计一种嵌入式超声波测距仪具备相当大的发展前景。它可以做成本低、外围电路非常简单、功能齐全、需要符合一定的测量拒绝。  1 超声波传感器  1.1 典型结构  超声波传感器是利用超声波的特性而研制的传感器,超声波传感器的典型结构如图1右图。

它是把成正方形的两个压电晶片(亦称双晶振子)按照忽略的极性粘贴在一起,再行引向两个电极。压电晶片上面有金属震动板和圆锥形振子。圆锥形振子具备很强的方向性,便于发送到和接管超声波。

超声波传感器使用金属或塑料外壳,其顶部有屏蔽栅。    1.2 测距原理  超声波具备频率较高,沿直线传播、方向性好、绕射小、穿透力强劲、传播速度慢(大约340m/s,与声速完全相同)等特点。  超声波对液体和液体的击穿能力强劲,特别是在对于在阳光下不半透明的液体,可以击穿几十m的深度。

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超声波遇上杂质或分界面时会产生反射波,利用这一特性可包含超声波探伤仪或测距仪。超声波遇上移动物体时会产生多普勒效应(DopplerEffect),使接管到的频率发生变化,由此可做成多普勒测距系统。  超声波测距原理是超声波升空分析仪收到的超声波脉冲,经媒质(空气)传遍物体表面,光线后通过媒质(空气)传遍接管分析仪,测得成像脉冲从升空到接管所需的时间,根据媒质中的声速,求出从分析仪到物体表面之间的距离。

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另设分析仪到物体表面的距离为L,成像在空气中的传播速为v,从升空到接管所需的传播时间为t,则有:L=vt/2。由此可见,被测距离L与传播时间之间具备确认的函数关系,只要能测得时间t,才可欲出有距离L,通过软件构建必要在显示器上表明L的值。  2 硬件电路设计  2.1 整体方案设计  根据所给的设计拒绝,即具备数字表明、键盘输入、超声波升空与接管、能通过CAN总线与上位机展开通信、异常情况自动报警等功能。

可以构架出有此嵌入式超声波测距仪的整体方案设计框图如图2右图。从图2中可以显现出整体硬件电路设计主要还包括:微处理器AT89C51部分、电源电路部分、超声波升空与接管电路部分、键盘输入部分、CAN总线通信部分、LED表明部分。现将重点讲解超声波升空、接管电路和CAN总线通信电路的明确设计。

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    2.2 超声波测距电路  超声波测距电路主要还包括两个部分:超声波升空电路和超声波接管电路,明确的电路设计如图3右图。图2中上半部分就是超声波升空电路,微处理器AT89C51通过编程在端口P16产生一个40kHz的超声波信号,经过两个74LS14非门将信号驱动整形,再行由三极管Q9对其展开缩放,最后经过变压器T1送往超声波传感器CSB-T40,这样就可以通过超声波传感器CSB-T40收到适当的超声波信号。而图3中的下半部分就是超声波接管电路,超声波信号通过障碍物升空到超声波传感器CSB-R40后,产生一定的电信号,电信号通过集成块BX1490缩放后送往了2个74LS14非门电路整形,最后转入微处理器AT89C51的P17端口。

这样就已完成了1次超声波测距的扫瞄过程,它可以通过程序来掌控计数器,将计数器的数据切换为适当的时间,再行用时间除以超声波的传播速度后除以2,既可以获得障碍物与超声波传感器之间的距离。


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