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超声波测距仪的设计与制作

超声波测距仪的设计与制作

点击数:7285 次   录入时间:03-04 12:03:00   整理:http://www.55dianzi.com   仪器仪表读写器

  在发射头与接收头间距R一定的条件下,由近到远移动硬纸板,直到不能检测到回波信号为止,记录最大的检测距离D。由远及近移动硬纸板,直到检测不到回波信号为止,记录盲区距离d。



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  三、超声波测距仪系统联调
  
  经上述调试后,超声波发射电路和接收电路都处于正常工作状态,现在可以进行系统联调。

  1.利用反射检测方式进行测距
  
  调节直流稳压电源,产生+12V、-12V、+5V等电源信号,分别连接到超声波发射和接收电路板上。将发射电路板上的PBO/XCK/TO测试点插针用排线短接到地,示波器探头置于超声波接收电路板上的PD3/INT1测试点插针上。将发射板的发射头与接收板的接收头整齐并行排列,使两者间距固定。

  将一硬纸板放置到传感器的对面,构成反射式检测环境如下图所示。

  系统上电,调节VR1使得能正确输出频率为40kHz、占空比为50%的方波信号(可用示波器信号探头测量555的3脚输出确认信号输出情况)。

  调试电路板,使发射电路和接收电路工作正常。配合示波器测试,调节VR2使输出合适的回波脉冲信号,以可靠触发单片机中断系统。

  2.接入控制单元及电源单板进行系统联调
  
  将电源单板上电,用示波器逐一测试+12V、一12V、+5V等电源信号是否输出正常。用插针连接线将上述电源信号分别接到AVR TEST SYSTEM板、超声波发射板、超声波接收板上。

  利用插针连接线将AVR板上扩展的PBO引脚插针连接到超声波发射板的PBO/XCK/TO测试点插针上;将超声波接收板上的PD3/INT1测试点插针连接到AVR板上扩展到PD3引脚插针上。

  在上述设置好的实验环境下,将发射板的发射头与接收板的接收头整齐并行排列,使两者间距固定。将一硬纸板放置到传感器的对面,构成反射式检测环境如下图所示。

  系统上电,在发射头与接收头间距一定的条件下,由近到远移动硬纸板,观察系统测试结果,LCD应实时显示测试距离。

  超声波测距算法软件设计说明由于本系统是一个测量距离的测试系统,所以讨论算法之前,首先就测量本身来定义需求:在性能上,测量关注两方面:

  一是得到数据的速度,二是数据的可靠度。在功能上,测量有两类:一是连续测量并输出结果,二是触发后开始测量。

  在本系统中,我们的测量由键盘进行控制,当按键按下后随即开始进入连续自动测量状态。“自动测量”可以设置测量周期,传感器按一定周期自动完成测量过程,测量几次数据,传感器可做基本的数据处理,如取平均、剔除最大最小值,中值滤波等等,处理完成后将本次测量结果进行保存并送显示。本系统在自动测量时,每个测量周期采样5个数据,利用中值法(将数据中的最大值最小值舍去后再除以3,得到平均值)对这5个数据进行数据处理得到本次测量周期的最终结果,用来稳定显示数据,以保证精确测量。

  然后计算测量距离:为了减少实际测量误差,考虑温度对声速的影响,声速的实际值为:

  V=331.4*sqrt(l+T/273)m/s,(其中T为绝对温度)根据时间差测距法,可得到所测量距离的计算公式为:

  (其中t为经中值法处理后的时间数据)总结每次测量经历的过程:

  1)发射超声波;
  
  2)计时,等待回波,定时控制增益;
  
  3)收到回波后,获取计时数据,计算距离值并送显示:

  4)根据模式设置确定是否返回数据;5)判断是否自动重新启动新一轮测量。



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