当前位置 —论文—写论文— 范文

关于超声波方面论文范文集,与反文抄袭检查小学部分相关本科毕业论文

本论文是一篇关于超声波方面本科毕业论文,关于反文抄袭检查小学部分相关在职研究生毕业论文范文。免费优秀的关于超声波及超声及声波方面论文范文资料,适合超声波论文写作的大学硕士及本科毕业论文开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。

生器电路.4XTAL20时钟振荡器输出脚:此脚接到单片机内部的反相振荡放大器(Oscillator'samplifier)的输出端1RSTI复位(RESET):一个高电位输入此脚将重新启动单片机程序,该信号须在振荡器起振以后持续两个机器周期20VCC电源正端:2.7～6V10GND电源地端3.2硬件电路的总体设计

根据设计要求并综合个方面的因素,本设计决定采用AT89C2051单片机为主控制器,用动态扫描法实现LED数字显示,超声波驱动信号用单片机的定时器完成,超声波测距仪系统设计框架如图3-2所示.

图3-2超声波测距器系统设计框图

3.3测距原理

超声波测距的方法有多种,如相位检测法,声波幅值检测法和往返时间检测法等.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.本论文硬件设计采用超声波往返时间检测法,其原理为:检测从超声波发射器发出的超声波(假设传播介质为气体),经气体介质的传播到接收器的时间,即往返时间.往返时间与气体介质中的声速相乘,就是声波传输的距离.而所测距离是声波传输距离的一半,即:

(3.1)

式中,c为超声波在空气中的传播速度.在文章的前面已经说过c的计算方法.当温度不便或者常温时可以认为c时固定不变的.

图3-3超声波测距原理图

3.4超声波测距系统的工作过程

1.首先,系统控制部分初始化整个系统

1)初始化LED

2)初始化计数控制部分,清除计数值,使之恢复为0

2.单片机超声波脉冲信号,脉冲宽度为12us左右

3.立刻置P3.4为"1",打开计时器,等待回波信号.

4.情况1:回波信号到达,关闭计时器,P3.5为"0",清P3.4为"0"

情况2:回波信号没有到达,关闭计时器,清P3.5,P3.4为"0"

继续重一开始.

5.单片机读出计数值.

6.单片机将计数值进行计算后得出的距离值,显示在LED上.

3.5超声波测距部分硬件实现

硬件电路主要分为单片机系统,显示电路,超声波发射电路和超声波检测接收电路四个部分组成.下面就对每一个部分进行介绍.

3.5.1单片机系统部分

单片机采用89C2051.采用12M高精度的晶振,以获得较稳定的时钟频率,减小测量误差.单片机用P3.5口输出超声波换能器所需的40KHz方波信号,利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号.电路如图3-4所示.

图3-4单片机系统部分电路图

3.5.2显示部分

显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管,段码2千欧姆的电阻驱动,位码用PNP的三级管9012进行驱动.显示部分电路如图3-6所示.

数码管的介绍:

一位数码管的接法和驱动原理:一支七段数码管实际由8个发光二极管构成,其中7个组形构成数字8的七段笔画,所以称为七段数码管,而余下的1个发光二极管作为小数点.作为习惯,分别给8个发光二极管标上记号:a,b,c,d,e,f,g,h.对应8的顶上一画,按顺时针方向排,中间一画为g,小数点为h.我们通常又将各二极与一个字节的8位对应,a(D0),b(D1),c(D2),d(D3),e(D4),f(D5),g(D6),h(D7),相应8个发光二极管正好与单片机一个端口Pn的8个引脚连接,这样单片机就可以通过引脚输出高低电平控制8个发光二极的亮与灭,从而显示各种数字和符号,对应字节,引脚接法为:a(Pn.0),b(Pn.1),c(Pn.2),d(Pn.3),e(Pn.4),f(Pn.5),g(Pn.6),h(Pn.7).如果将8个发光二极管的负极(阴极)内接在一起,作为数码管的一个引脚,这种数码管则被称为共阴数码管,共同的引脚则称为共阴极,8个正极则为段极.否则,如果是将正极(阳极)内接在一起引出的,则称为共阳数码管,共同的引脚则称为共阳极,8个负极则为段极.

本系统采用四位一体的LED显示器,其原理与上面介绍的LED显示器相同.在四位一体的LED显示器中,各个相同的段连在一起(构成LED显示器的8个引脚),再加上连接位控线的4个引脚,总共12个引脚,如图3-5所示.

通常点亮LED显示器有静态和动态两种方法.所谓静态显示,就是当显示器显示一个字符时,相应的发光二极管恒定地导通或截止.当显示器位数少时,适合用静态显示地方法.所谓动态显示,就是一位一位地循环点亮显示器各个位(扫瞄),对于显示器地每个位来说,每隔一段时间点亮一次.显示器的亮度既与导通电流有关,也与点亮时间和间隔时间有关,调整电流和时间参数,可以实现亮度较稳定的显示.本设计采用动态显示方式.

图3-5四位一体七段数码管引

图3-6显示部分电路

LED显示使用的是四位共阳数码管,P3(P3.0~P3.3)脚进行选位,P1(P1.0~p1.7)脚进行选段.当P3脚为高电平时,三极管截至,相对应的数码管就不亮,当P3脚为低电平时,三极管导通,相对应的数码管就亮,通过轮流使P3.0~P3.3赋高低电平,达到数码管轮流的点亮,由于视觉造成的效果显示好象是同时亮的,这即动态扫描显示.在选位确定之后,当P1脚为高电平时,相对应的段不亮,当P1脚为低电平时,相对应的段就亮.

3.5.3发射部分

反射电路主要由反相器74LS04和超声波换能器构成,单片机P3.5端口输出的40KHz的方波信号一路经一级反相器后送到超声波换能器的一个电极,另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极,用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端可以提高超声波的发射强度.输出采用两个反相器并联,用以提高驱动能力.上拉电阻R14和R15一方面可以提高反相器74LS04输出高电平的驱动能力,另一方面可以增加超声换能器的阻尼效果,缩短其自由振荡的时间.

发射部分电路如图3-7所示.

图3-7发射部分电路

3.5.4接收部分

考虑到超声波在途中会有损耗和衰减,当超声波返回以后所接收到的信号是非常的微弱的.为了加强超声波的回波信号,决定采用三级管对信号进行放大,用三个IN9013三级管通过三级放大,使得单片机可以清楚的接收信号.超声波接收电路如图3-8所示.

图3-8超声波接收电路

3.5.5限制系统的最大可测距离的因素

限制系统的最大可测距离存在四个因素:超声波的幅度,反射的质地,反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度.接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离.具有语言简洁,可移植性好,表达能力强,方式灵活,可进行结构化设计,可以直接控制计算机硬件,生成代码质量高,使用方便等诸多优点

图4-1超声波测距仪程序流程图

4.3模块说明

4.3.1超声波测距仪的算法设计

超声波测距的原理在前面已经介绍过了,即超声波发生器T在某一时刻发出一个超声波信号,当这个超声波信号遇到被测物体后反射回来,就会被超声波接收器R接收到,此时只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间,就可算出超声波发射器与反射物体的距离.该距离的计算公试为:

(4.1)

其中:为被测物与测距仪的距离,为声波往返的路程,为声速,为声波往返所用的时间.

4.3.2主函数

主函数程序首先是对系统环境初始化,设置定时器T0工作模式为16位定时计数器模式,置位总中断允许位EA并将显示端口P1清零.然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲,为了避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直射波触发,需要延时一段时间(这也是超声波测距器会有一个最小可测距离的原因)后打开外中断0接收返回的超声波信号.由于采用的是12MHz的晶振,计数器每计一个数是1us,当主程序检测到接收成功的标志位后,将计数器T0中的数(即超声波往返所用的时间)按试(4.2)计算,即可得被测物体与测距仪之间的距离,设计时取20摄式度时的声速344m/s,则有

(4.2)

其中:为计数器T0的计数器.

测出距离后结果将送往LED显示,然后再发超声波脉冲重复测量过程.为了有利于程序结构化和容易计算出距离,主程序采用C语言编写.

voidmain()

{

TMOD等于0x01,

TCON等于0x00,

TH0等于0,

TL0等于0,

P3等于0xff,

while(1)

{