超聲波測(cè)距裝置研究

《超聲波測(cè)距裝置研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、超聲波測(cè)距裝置研究學(xué)生：解東海指導(dǎo)老師：吳正平（三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院）摘要：本文主要介紹超聲波測(cè)量距離系統(tǒng)的基本原理，設(shè)計(jì)了一種超聲波測(cè)距系統(tǒng)在汽車上的使用，該系統(tǒng)包括低位微機(jī)系統(tǒng)和上層微機(jī)系統(tǒng)。低位的微機(jī)系統(tǒng)，主要是由超聲波發(fā)射電路，超聲波接收電路，無線通信模塊和微機(jī)系統(tǒng)組成。從低位微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過無線方式傳輸?shù)缴蠈游C(jī)系統(tǒng)。超聲波測(cè)距系統(tǒng)對(duì)電路設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了分析。該設(shè)計(jì)思想對(duì)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。該系統(tǒng)具有測(cè)量方便，反應(yīng)快捷和穩(wěn)定的特點(diǎn)。1引言在汽車和電子領(lǐng)域，超聲波測(cè)量距離是安全的輔助設(shè)備主要用于汽車泊車或者倒車時(shí)，該設(shè)備主要為汽車倒車設(shè)計(jì)，因?yàn)轳{駛者無法從視覺對(duì)象之間判斷汽車

2、和汽車后方障礙物的距離。倒車預(yù)警系統(tǒng)將提供一個(gè)倒車報(bào)警器，為駕駛?cè)藛T提供距離，現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用意義包括以下幾個(gè)方面：①這將導(dǎo)致從被動(dòng)防撞倒車方向，智能控制自動(dòng);②它反映了以人為本的理念，倒車時(shí)，司機(jī)的注意力可以集中在車前沒有考慮到在汽車后部的情況，增加了倒車安全性和可靠性駕駛，減少駕駛員的體力和精神壓力;③安全可靠的防碰撞預(yù)警，使司機(jī)可以在白天或晚上實(shí)現(xiàn)安全停車;④本裝置是安裝的系統(tǒng)小組件避免了汽車移動(dòng)對(duì)其的影響，它的應(yīng)用和推廣在創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)條件下，易于推廣。測(cè)距預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用可以大大減少駕駛員的體力和精神壓力，從而降低倒車?yán)щy，避免了因司機(jī)方向感不強(qiáng)造成操作失誤事故，而這將提高汽車的智能化水平

3、，并對(duì)無人駕駛車輛的使研究具有積極意義。2.倒車預(yù)警系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀倒車預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)歷了三個(gè)階段，六代技術(shù)的改進(jìn)，從早期的碰撞裝置，它只能檢測(cè)后方障礙物的范圍有限分層次按距離報(bào)警，前兩個(gè)階段的倒車，倒車報(bào)警裝置使用簡(jiǎn)單專用集成電路，具有易于使用的改善駕駛的作用，隨著微控制器發(fā)展和廣泛應(yīng)用，汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)價(jià)格下降，新的備份預(yù)警系統(tǒng)是基于單片機(jī)技術(shù)作為智能測(cè)距傳感器系統(tǒng)內(nèi)核的主芯片。請(qǐng)求的備份預(yù)警系統(tǒng)，顯示連續(xù)障礙，并與來自不同頻率的聲音斷斷續(xù)續(xù)的報(bào)警范圍，讓司機(jī)集中注意力觀看現(xiàn)場(chǎng)。汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展也需要停車駕駛輔助系統(tǒng)的傳感器子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有通信功能，將數(shù)據(jù)傳送到車輛總線。作為最先進(jìn)的智能視頻倒

4、車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，是在車后方置針孔攝像頭，倒車的汽車DVD屏幕顯示真正的廣角影像的備份預(yù)警系統(tǒng)。在由東風(fēng)汽車有限公司乘用車公司由一代知識(shí)分子研制的全新的藍(lán)鳥系統(tǒng)于近期上市，它最引人注目的是，它是一個(gè)反向的圖像顯示和Navi衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，配備同級(jí)的兩種配置的車已相當(dāng)獨(dú)特，有效地提高藍(lán)鳥級(jí)，直接從概念到應(yīng)用程序的高級(jí)智能汽車。在進(jìn)入司機(jī)掛倒擋，中心控制臺(tái)上的液晶屏幕會(huì)自動(dòng)切換屏幕，后方攝像頭拍下的環(huán)境條件顯示在駕駛員前面，最大限度地使停車便利，特別是在夜晚。它是引用的NAVI衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，豐田，日產(chǎn)的產(chǎn)品也應(yīng)用該系統(tǒng)，下一代GPS導(dǎo)航系統(tǒng)將引進(jìn)更高版本的產(chǎn)品。3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.硬件設(shè)計(jì)可視倒車預(yù)警系統(tǒng)可

5、以實(shí)現(xiàn)車輛之間和障礙后方的距離測(cè)量。測(cè)距系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括：超聲波發(fā)送和接收系統(tǒng)，微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和報(bào)警系統(tǒng)。其中，測(cè)距系統(tǒng)由超聲波發(fā)射器模塊和超聲波接收器模塊，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要由AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)組成;顯示報(bào)警系統(tǒng)主要是：數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，蜂鳴器和靜態(tài)顯示電路的設(shè)計(jì)。其硬件結(jié)構(gòu)如圖A所示：1.定位系統(tǒng)公式中的測(cè)距系統(tǒng)的工作原理：距離（s）=時(shí)間（T）*速度（V）。在設(shè)計(jì)過程中，實(shí)時(shí)地獲取時(shí)間和速度，然后距離可以用自乘法運(yùn)算。測(cè)量時(shí)間的方法可以使用超聲波相位檢測(cè)，振幅檢測(cè)和聲學(xué)渡越時(shí)間的方法檢測(cè)。雖然相位檢測(cè)精度高，檢測(cè)范圍是非常有限的，本文利用時(shí)差超聲波測(cè)距[2-6]。超聲

6、波測(cè)量原理如圖B所示，超聲波發(fā)射器都是10-40kHz的脈沖序列輸入端，通過內(nèi)部振蕩器的脈沖超聲波信號(hào)，機(jī)械波通過空氣的振動(dòng)，介質(zhì)傳播到被測(cè)表面，測(cè)量表面反射率，由超聲波接收器接收的信號(hào)在兩端的超聲波接收毫伏級(jí)設(shè)備為正弦波信號(hào)。將過境時(shí)間超聲波發(fā)射器發(fā)出的蔓延應(yīng)的反射和傳輸媒體的時(shí)間來接收超聲波的時(shí)間差。這個(gè)距離是2秒，從發(fā)射點(diǎn)到被測(cè)物體表面，關(guān)于V=344m/s（20℃時(shí)），S是根據(jù)公式得到超聲波的傳播速度接收點(diǎn)：s=（1/2）V*T圖B超聲波測(cè)距原理3.超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射器的超聲波傳感器（或超聲波振動(dòng)頭）和超聲波發(fā)生器組成電路如下圖所示，在C中，超聲換能器模型CSB40T，超聲波發(fā)

7、生器將提供電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)并發(fā)射出去。40KHz的超聲波信號(hào)使用時(shí)基電路NE555振蕩，振蕩頻率f≈1.44/((R22+2×R23)×C21),由信號(hào)頻率調(diào)整R23，使傳感器與40KHz的自然頻率相接近。4.超聲波接收電路超聲波接收電路采用了集成電路CX20106A，CX20106A是由索尼生產(chǎn)的紅外遙控信號(hào)接收電路，前置放大器，自動(dòng)偏置控制，振幅放大，峰值檢測(cè)和整形電路組成。該集成電路的紅外頻率為38