自动倒车测距系统..doc
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传感器课程设计
超声波倒车测距
班级: 11电子B班
姓名: 任 静
学号: 1115108030
华侨大学信息科学与工程学院
目录
摘要: 3
目录 2
一、系统相关原理 3
1 整体原理图 3
2 超声波发送原理图 5
二、51系列单片机的功能特点及测距原理 5
硬件电路的设计
1、 原理图----------------------------------------------------------------------------------- 6
2、 仿真---------------------------------------------------------------------------------------- 7
3、超声波发送电路-------------------------------------------------------------------------- 8
4、超声波接收电路-------------------------------------------------------------------------- 9
四、总结 8
五、参考文献 9
六、附录 10
1 测距程序 11
2 HCSR04超声波测距模块说明书 15
摘要:
随着科学技术的快速发展,超声波将在传感器中的应用越越广。但就目前技术水平来说,人们可以具体利用的传感技术还十分有限,因此,这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来,超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间,它将朝着更加高定位高精度的方向发展,以满足日益发展的社会需求,如声纳的发展趋势基本为:研制具有更高定位精度的被动测距声纳,以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要;继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳,实现超远程的被动探测和识别.无庸置疑,未来的超声波传感器将与自动化智能化接轨,与其他的传感器集成和融合,形成多传感器。随着传感器的技术进步,传感器将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能,最终发展到具有创造力。在新的世纪里,面貌一新的传感器将发挥更大的作用。设计采用以
AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计,由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理,实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案,最后通过硬件和软件实现了各个功能模块,LED显示。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。
超声波测距原理
发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播,在到达被测物体时被反射返回,由接收器接收,其往返时间为t,由S = v·△t /2 即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波,其声速v 与温度有关,下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。
表1-1 超声波波速与温度的关系表
温度(℃) -30 -20 -10 0 10 20 30 100
声速(m/s) 313 319 325 323 338 344 349 386
超声波在相同的传播媒体里 (大气条件) 传播速度相同, 即在相当大的频率范围内声速不随频率变化, 波动的传播方向与振动方向一致, 是纵向振动的弹性机械波, 它是借助于传播介质的分子运动而传播的, 波动方程描述方法与电磁波是类似的。
式中, A (x ) 为振幅, A 0 为常数, ω为圆频率, t 为时间, x 为传播距离, k= 2π/λ为波数, λ为波长, α为衰减系数。衰减系数α与声波所在介质及频率的关系为
α=af2 (3)
式中, a 为介质常数, f 为振动频率。在空气里, a =2×10- 13 s2/cm, 当振动的声波频率f = 40kHz (超声波) 代入式(3) 可得 a = 3.2×10-4 cm-1 , 即1/α= 31m;若f = 30 kHz, 则1/α= 56m。它的物理意义是: 声波在空气媒质里传播, 因空气分子运动
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