超声测距系统英文翻译Word文档格式.docx

1、 因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。2、 超声波测距原理2.1压电式超声波发生器原理压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。 超声波发生器内部 结构，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电 晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。 反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波 时，将压迫压电晶片作振 动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。测量脉冲到达时间的传统方法是以拥有固定参数的接收信号开端为基础的。 这个 界限恰恰选于噪音水平之上，然而脉冲到达时间被定义为脉冲信号刚好超过界限的第

2、一时刻。一个物体的脉冲强度很大程度上取决于这个物体的自然属性尺寸还有它和传 感器的距离。进一步说，从脉冲起始点到刚好超过界限之间的时间段随着脉冲的强度 而改变。结果，一种错误便出现了一一两个拥有不同强度的脉冲在不同时间超过界限 却在同一时间到达。强度较强的脉冲会比强度较弱的脉冲超过界限的时间早点， 因此我们会认为强度较强的脉冲属于较近的物体。2.2超声波测距原理超声波发射器向某一方向发射超声波， 在发射时刻的同时开始计时，超声波在空 气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。 超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射 点

3、距障碍物的距离（s），即：s=340t/23、超声波测距系统的电路设计系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间 的计时，单片机选用C51,经济易用，且片内有4K的ROM便于编程。电路原理图如 图1所示。-OKU4XMMXa sb丄r-8VR43F卄FICldFSTSAHOOliF 科二04c2gelu5artu1.6KLI4VI0UF 任 1E12O0Fr-P亠 i k 3! kJP* F-i O96O 7543j iIb Is LA 0is*7Kfle- g2 口2 2I 2kJ卜L2 J CO24wsoreSS55DSSS图1电路原理图松 34PXu4Knu3.

4、1 40kHz脉冲的产生和超声波发射测距系统中的超声波传感器采用 UCM40勺压电陶瓷传感器，它的工作电压是 40kHz的脉冲信号，这由单片机执行下面程序来产生。puzel : mov 14h, #12h ;超声波发射持续 200mshere: cpl p1.0 ; 输出 40kHz方波nop ；djnz 14h , here ；ret前方测距电路的输入端接单片机 P1.0端口，单片机执行上面的程序后，在 P1.0 端口输出一个40kHz的脉冲信号，经过三极管T放大，驱动超声波发射头 UCM40T 发出40kHz的脉冲超声波，且持续发射 200ms右侧和左侧测 距电路的输入端分别 接P1.1和

5、P1.2端口，工作原理和前方测距电路相同。3.2超声波的接收和处理接收头采用和发射头配对的UCM40R将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经 运算放大器IC1A和IC1B两极放大后加至IC2 0IC2是带有锁 定环的音频译码集成块 LM567内部的压控振荡器的中心频率 f0=1/1.1R8C3，电容C4决定其锁定带宽。调 节R8在发射的载频上，则LM567输入信号大于25mV输出端8脚由高电平跃变为低 电平，作为中断请求信号，送至单片机处理前方测距电路的输出端接单片机INT0端口，中断优先级最高，左、右测距电路 的输出通过和门IC3A的输出接单片机INT1端口，同时单片机P1.3和P1.4接到I

6、C3A 的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。部分源程序如 下：receive1 : push pswpush accclr ex1 ； 关外部中断1jnb p1.1,right ； P1.1弓I脚为0,转至右测距电路中断服务程序jnb p1.2,leftreturn : SETB EX1 ;P1.2引脚为0,转至左测距电路中断服务程序开外部中断1pop acc在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器 TO,禾U用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路 输出端产生一个负跳变，在INT0或INT1端产生一个中断请求信号，单

7、片机响应外部中断 请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。其部分源程序如下：POP ACCPOP PSWRETI对于一个平坦的目标，距离测量包括两个阶段：粗糙的测量和精细测量。第一步：脉冲的传送产生一种简单的超声波。第二步：根据公式改变回波放大器的获得量直到回拨被检测到。第三步：检测两种回波的振幅和过零时间。第四步：设置回波放大器的所得来规格输出， 假定是3伏。通过脉冲的周期设置下一 个脉冲。根据第二部的数据设定时间窗。第五步：发射两串脉冲产生干扰波。测量过零时间和回波的振幅。如果逆向发生在回 波中，决定要不通过在低气压插入振幅。第六步：通过公式计算距离y。4、 超声波测距系统的软

8、件设计软件分为两部分，主程序和中断服务程序。主程序完成初始化工作、各路超声波 发射和接收顺序的控制。定时中断服务子程序完成三方向超声波的轮流发射， 外部中 断服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。5、 结论对所要求测量范围30cm200cm内的平面物体做了多次测量发现，其最大误差为 0.5c m,且重复性好。可见基于单片机设计的超声波测距系统具有硬件结构简单、工 作可靠、测量误差小等特点。因此，它不仅可用于移动机器人，还可用在其它检测系 统中。思考：至于为什么接收不用晶体管做放大电路呢， 因为放大倍数搞不好，集成放大电 路，还带自动电平增益控制，放大倍数为 76dB,中心

9、频率是38k到40k，刚好是超声 波传感器的谐振频率。参考文献1.Fox, J.D., Khuri-Yakub, B.T. and Ki no, G.S., High Freque ncy Acoustic Wave Measureme nt in Air, in Proceedi ngs of IEEE 1983 Ultraso nic Symposium, October 31-2 November, 1983, Atlanta, GA, pp. 581-4.2.Martin Abreu, J.M., Ceres, R. and Freire, T., Ultrasonic Ranging

10、: Envelope Analysis Gives Improved Accuracy, Sensor Review, Vol. 12 No. 1, 1992, pp. 17-21.3.Parrilla, M., Anaya, J.J. and Fritsch, C., Digital Signal Processing Techniques for High Accuracy Ultras onic Range Measureme nts, IEEE Tran sacti ons: In strume ntati on and Measurement, Vol. 40 No. 4, Augu

11、st 1991, pp. 759-63.4.Can ali, C., Cicco, G.D., Mortem, B., Prude nziati, M., and Taro n, A., A Temperature Compe nsated Ultras onic Sen sor Operati ng in Air for Dista nee and Proximity Measurement, IEEE Transaction on Industry Electronics, Vol. IE-29 No. 4, 1982, pp. 336-41.5.Martin, J.M., Ceres,

12、R., Calderon, L and Freire, T., Ultrasonic Ranging Gets Thermal Correctio n, Se nsor Review, Vol. 9 No. 3, 1989, pp. 153-5.Ultras onic ranging system desig nPublication title: Sensor Review. Bradford: 1993. Vol. 13ABSTRACT : Ultras onic ranging tech no logy has wide using worth in many fields , such

13、 as the in dustrial locale, vehicle navigation and sonar engineering. Now it has been used in level measurement, self-guided autonomous vehicles, fieldwork robots automotive navigation , air and underwater target detection, identification , location and so on . So there is an important practicing meaning to learn the ranging theory and ways deeply. To improve the precisi on of the ultras onic ranging system in hand , satisfy the request of the engineering personnel for the ranging precision ,