《基于單片機的汽車倒車防撞系統(tǒng)的設計與制作畢業(yè)設計開題報告.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《基于單片機的汽車倒車防撞系統(tǒng)的設計與制作畢業(yè)設計開題報告.doc（26頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、南 京 理 工 大 學畢業(yè)設計(論文)前期工作材料學生姓名: 準考證號 專 業(yè):電子工程設計(論文)題目:基于單片機的汽車倒車防撞系統(tǒng)的設計與制作指導教師: (姓 名) (專業(yè)技術職務)材 料 目 錄序號名 稱數量備 注1畢業(yè)設計(論文)選題、審題表12畢業(yè)設計(論文)任務書13畢業(yè)設計(論文)開題報告含文獻綜述14畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯含原文15畢業(yè)設計（論文）中期檢查表12013年 1 月南 京 理 工 大 學畢業(yè)設計(論文)開題報告學 生 姓 名： 專 業(yè)：電子工程設計(論文)題目：基于單片機的汽車倒車防撞系統(tǒng)的設計與制作指 導 教 師: 2013 年 2 月 20 日開題報告填寫
2、要求1開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從繼續(xù)教育學院網站上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；3“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）；4有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 74082005數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)
3、定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告1結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述： 超聲波檢測技術是我國重點發(fā)展和推廣的新技術，其具有高精度，無損，非接觸等優(yōu)點。目前，已經廣泛地應用在機械制造，電子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工業(yè)領域。此外，在材料科學，醫(yī)學，生物科學等領域中也占具重要地位。最近在歐美又出現了一種電磁感應倒車雷達。在一線路套上一環(huán)型的感應圈(此線圈貼在后保險杠的內側，車外表完全看不出有此裝置)，以感應車后物體的有無。此種裝置價格中等，并且完全隱
4、密，算是一種好產品，但可惜的是，安裝困難(必須卸下保險杠貼在內側)，而且只能探測動態(tài)物品，當車在后退行進時，可探測到物體，但車一旦停止后退行進，則任何物體都不被認可。換言之，如有任何物品貼在后保險杠，當車一旦停止再啟動后，此裝置并不會告知駕駛者后方有物品貼在保險杠，此車不能再后退等。因此，實用性也相當有限。 日本、美國和歐洲等國的大汽車公司都投入了相當的人力、物力，采用先進的毫米波雷達、CCD攝像機、GPS和高檔微機等制成安全預警系統(tǒng)，使用在其所開發(fā)的高級汽車上。據海外媒體報道，戴姆勒克萊斯勒公司日前成功開發(fā)出供商用車(尤指卡車)使用的電子剎車系統(tǒng)，它與其他剎車系統(tǒng)的區(qū)別在于，其在卡車車頭設有
5、雷達感應器，感應器在車前觀察四周環(huán)境，并將所有收集的信息交由一控制器加工處理，形成一虛擬景象。之后再借助演算法的輔助來判斷所發(fā)生狀況是否需要利用剎車。未來兩三年內這種新型剎車系統(tǒng)即可量產上市，但價格昂貴，目前定為3745歐元，其過高的成本限制了它應用的普遍性。在底特律國際車展上，通用公司的Precept概念車裝了Donnelly公司生產的以攝像機為基礎的后視鏡系統(tǒng)。該系統(tǒng)用一個內后視鏡和兩個外后視鏡采集汽車周圍的景象，三個景象合成一個全景圖像在中控臺的視屏上顯示出來，還用文字說明來傳達信息。攝像機也可在倒車時使用，當車后近處有障礙物時，就及時讓駕駛員知曉。迄今為止，國內外許多學者均著眼于測距傳
6、感器的研究。通常的倒車雷達主要由感應器、主機、顯示設備等三部分組成。感應器發(fā)出和接受超聲波信號，并將接收到的信號傳輸到主機，再通過顯示設備顯示出來。感應器裝在后保險杠上，以角45輻射，檢查目標，能探索到那些低于保險杠而司機從后窗又難以看見的障礙物并報警，如花壇，蹲在車后玩耍的兒童等：顯示設備裝在儀表板上，提醒駕駛員汽車據后面物體還有多少距離，到危險距離時，蜂鳴器就開始鳴叫，提示司機停車。根據感應器種類不同，倒車雷達可分為粘貼式、鉆孔式和懸掛式等種。轉帖式感應器后有一層膠，可直接粘在后保險杠上：鉆孔式感應器是在保險杠上鉆一個洞，然后把感應器嵌進去：懸掛式感應器主要用于載貨車。根據顯示設備種類不同
7、，倒車雷達又可以分為數字式、顏色式和蜂鳴式等三種。數字式顯示設備是一只如傳呼機大小的盒子，安裝在駕駛臺上，直接用數字表示汽車與后面物體的距離，并可精確到1厘米，讓駕駛員一目了然。經過幾年的發(fā)展，倒車雷達系統(tǒng)已經過了數代的技術改良，不管從結構外觀上，還是從性能價格上，這幾代產品都各有特點，目前使用較多的是數碼顯示、熒屏顯示和魔幻鏡倒車雷達這3種。因為，大力研究開發(fā)倒車雷達等主動式汽車輔助安全裝置，將減少駕駛員的負擔和判斷錯誤，對于交通安全起到重要作用。顯然，此類產品的研發(fā)具有極大的現實意義和廣闊的應用前景。參考文獻:1沈紅衛(wèi).單片機應用系統(tǒng)設計實例與分析M.北京航空航天大學出版社，2001.2張
8、毅剛.單片機原理及應用M.北京：高等教育出版社，2001.3楊恢先.黃輝先.單片機原理及應用M.上海：復旦大學出版社，2002.4徐淑華,程退安,姚萬生.單片機微型機原理及應用M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1994.5戴佳,戴衛(wèi)恒.51單片機C語言應用設計實例精講M.北京：電子工業(yè)出版社，2007.6何立明單片機應用系統(tǒng)抗干擾技術M北京：北京航空航天大學出版社，2000.7涂時亮.單片微機軟件設計技術M重慶：科學技術文獻出版社重慶分社，2003. 8邦田.電子電路實用抗干擾技術M.北京：人民郵電出版社，1994.9童詩白,華成英.模擬電子技術基礎M.北京：高等教育出版社，2001.10趙文
9、博.新型常用集成電路速查手冊M.人民郵電出版社,2005.11常敏，王涵，范江波等.單片機應用程序開發(fā)與實踐M.電子工業(yè)出版社，2009.12胡瑞，周錫青.基于超聲波傳感器的測距報警系統(tǒng)設計J.科技信息.2009.13李光飛,李良兒,樓然苗.單片機C程序設計實例指導M.北京航空航天大學出版社,2005.14杜樹春編著.單片機C語言和匯編語言混合編程實例詳解M.北京航空航天大學出版社,2006.15田立，田清等.51單片機C語言程序設計快速入門M.人民郵電出版社,2007. 16趙占林，劉洪梅.超聲測距系統(tǒng)誤差分析及修正J.科技情報開發(fā)與經濟.2002. 17宋明耀.提高超聲波測距精度的設計J.
10、測試測量.2004. 18李茂山.超聲測距原理及實踐技術J.實用測試技術.1994.19常靜，賀煥林.減少超聲波測距儀盲區(qū)的研究M.棉花加工技術,2005.畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：主要研究內容：1、超聲波發(fā)射與回波接收電路2、單片機控制電路 3、LED數碼管顯示電路和報警電路關鍵問題：1、根據超聲波測距原理設計超聲波測距電路2、結合設計目的進行聲音報警電路和顯示電路的設計3、軟件模塊化編程的實現4、在單片機上編寫程序5、軟硬件結合，進行調試解題思路：超聲波發(fā)射與回波接收電路的主要作用是提高驅動超聲波傳感器的脈沖電壓幅值，有效地進
11、行電聲轉換，增大超聲波的發(fā)射距離，并通過收發(fā)一體的超聲波傳感器將返回的超聲波轉變成微弱的電信號。超聲波電信號放大電路采用集成電路構成。通過外部所接電阻，將其內部帶通濾波電路的中心頻率f0設置為指定值，就可以接收放大超聲波電信號，并整形輸出負脈沖電壓。系統(tǒng)硬件框圖如下所示：障礙物單片機控制系統(tǒng)報警電路顯示電路超聲波發(fā)射超聲波返回 圖1 系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)軟件采用模塊化設計，方便擴展移植。采用C語言編程。主要有主程序、T0中斷服務程序、蜂鳴器報警程序、超聲波發(fā)生子程序等。1）主程序：整個系統(tǒng)的設計的關鍵是對距離進行測量的，然后通過單片機來處理測量數據是比較容易實現的，能精確的實現測距。在測距中，各種
12、信號對聲速的影響都將干擾到測距的準確性，其中超聲波的余波信號對整個設計中測距的精確度的干擾的影響比較大。超聲波接收回路中的超聲波信號一共有兩種波信號：第一種波信號為余波信號就是當發(fā)射探頭發(fā)射出信號之后，超聲波接收探頭馬上就接收到的超聲波信號，實際就是超聲波的發(fā)射信號；另一種波信號就是有效信號，即經過障礙物表面反射回來的超聲波回波信號，也是所需要測量的距離數值。 在進行超聲波測距時，實際上測距就是記錄從超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲波信號開始到接收到信號的聲波的往返時間差，然后通過數據計算出距離，對于回波信號需要進行檢測的有效信號是反射物體反射的回波信號，所以要盡量避免在檢測時候檢測到余波信號。余波就是
13、在發(fā)射超聲波時超聲波信號直接到達接受探頭的波信號，同時余波信號也是超聲波測量時存在測量盲區(qū)的最主要的原因。 超聲波接收電路在接收到超聲波回波后，向單片機發(fā)出有效信號，單片機通過外部中斷的改變記錄回波信號的到達時間，中斷發(fā)生之后就是表示已經接收到了回波信號，這個時候停止計時，并且讀取計數器中的數值，這個數值就是需要進行測量的時間差的數據。程序中對測距距離的計算方法是按公式L=0.017*N (cm)進行計算的，其中，N為計數器的值，聲速的值取為340 m/s。 綜合以上的分析可以得到系統(tǒng)主程序的流程圖，系統(tǒng)主程序流程圖如圖2所示。開始單片機初始化超聲波模塊復位發(fā)射并接收超聲波記錄輸出高電平時間計
14、算測量距離顯示距離同時蜂鳴器報警延時 圖2 主程序流程圖2）T0中斷服務程序：負責計算車尾與障礙物之間的距離是INT0的中斷程序。根據前面的對超聲接收電路的分析，在超聲波集成模塊接收到超聲波回波信號后，超聲波接收電路就會產生一個低電平送至單片機的P3.2引腳，使系統(tǒng)中斷，則系統(tǒng)轉入中斷處理程序。進入中斷處理后，定時器T0和外部中斷0就立即被關閉，同時讀取時間值，并給回波接收標志位清零即成功接收到回波信號。中斷處理程序的程序流程圖如圖3所示開始計時停止關閉中斷距離計算處理顯示距離并判斷是否報警NY指定的報警聲開啟返回圖3 T0中斷服務3）蜂鳴器報警程序：主程序根據距離計算公式計算數據即距離結果的
15、遠近，通過數碼管顯示，并且同時控制蜂鳴器的鳴叫的頻率。在本設計中，利用的是單片機P3.5引腳來產生不同頻率的方波來控制蜂鳴器產生不同頻率的“滴滴”聲，且是在離障礙物距離越近鳴叫頻率越低。蜂鳴器報警程序的程序流程圖如圖4所示開始返回蜂鳴器鳴叫距離小于300cm距離小于100cm顯示距離NYN圖4 蜂鳴器報警程序4）超聲波發(fā)生子程序：發(fā)送周期矩形脈沖電壓。脈沖串個數在1020個比較合適。脈沖個數太少，發(fā)射強度小，探測距離短；脈沖個數太多，發(fā)射持續(xù)時間長，在離障礙物距離近時，脈沖串尚未發(fā)射完畢，先發(fā)射出去的脈沖產生的回波就到達接收端，影響測距結果，造成測距盲區(qū)增大 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報
16、 告指導教師意見：1對“文獻綜述”的評語：2對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 指導教師： 年 月 日所在專業(yè)審查意見： 負 責 人： 年 月 日 南 京 理 工 大 學畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯專 業(yè)： 電子工程 姓 名： 學 號： (用外文寫)外文出處： United States Patent 5442592 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文 指導教師評語： 簽名： 年 月 日注：請將該封面與附件裝訂成冊。附件1：外文資料翻譯譯文超聲波測距儀文件類型和數目：美國專利5442592 摘要：提出了一種可以抵消溫度的影響和濕度的變化的新型超聲波測距儀，
17、包括測量單元和參考資料。在每一個單位，重復的一系列脈沖的產生，每有一個重復率，直接關系到各自之間的距離，發(fā)射機和接收機。該脈沖序列提供給各自的計數器，計數器的產出的比率，是用來確定被測量的距離。 出版日期：1995年8月15日主審查員：羅保.伊恩j. 一、背景發(fā)明本發(fā)明涉及到儀器的測量距離，最主要的是，這種儀器，其中兩點之間傳輸超聲波。精密機床必須校準。在過去，這已經利用機械設備來完成，如卡鉗，微米尺等。不過，使用這種裝置并不利于本身的自動化技術發(fā)展。據了解，兩點之間的距離可以通過測量兩點之間的行波傳播時間的決定。這樣的一個波浪型是一種超聲波，或聲波。當超聲波在兩點之間通過時，兩點之間的距離可
18、以由波的速度乘以測量得到的在分離的兩點中波中轉的時間。因此，本發(fā)明提供儀器利用超聲波來精確測量兩點之間的距離對象。當任意兩點之間的介質是空氣時，聲音的速度取決于溫度和空氣的相對濕度。因此，它是進一步的研究對象，本次的發(fā)明，提供的是獨立于溫度和濕度的變化的新型儀器。 2、 綜述發(fā)明這項距離測量儀器發(fā)明是根據上述的一些條件和額外的一些基礎原則完成的，其中包括一個參考單位和測量單位。參考和測量單位是相同的，每個包括一個超聲波發(fā)射機和一個接收機。間隔發(fā)射器和接收器的參考值是一個固定的參考距離，而間距之間的發(fā)射機和接收機的測量單位是有最小距離來衡量的。在每一個單位，發(fā)射器和接收器耦合的一個反饋回路，它會
19、導致發(fā)射器產生超聲脈沖，這是由接收器和接收到一個電脈沖然后被反饋到發(fā)射機轉換，從而使重復系列脈沖的結果。重復率脈沖是成反比關系之間的距離發(fā)射器和接收器。在每一個單位，脈沖提供一個反饋。由于參考的距離是眾所周知的聲速，比例反產出是利用數學以確定所期望的距離來衡量。由于這兩方面都是相同的影響，溫度和濕度的變化，采取的比例相同，由此產生的測量變得準確。 三、詳細說明(一)超聲波測距原理 1、壓電式超聲波發(fā)生器原理壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內部結構如下所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生
20、共振，并帶動共振板振動，便產生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。測量脈沖到達時間的傳統(tǒng)方法是以擁有固定參數的接收信號開端為基礎的。這個界限恰恰選于噪音水平之上，然而脈沖到達時間被定義為脈沖信號剛好超過界限的第一時刻。一個物體的脈沖強度很大程度上取決于這個物體的自然屬性尺寸還有它與傳感器的距離。進一步說，從脈沖起始點到剛好超過界限之間的時間段隨著脈沖的強度而改變。結果，一種錯誤便出現了兩個擁有不同強度的脈沖在不同時間超過界限卻在同一時間到達。強度較強的脈沖會比強度較弱的脈沖超過界限的時間早點，因此
21、我們會認為強度較強的脈沖屬于較近的物體。2、超聲波測距原理超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2二 超聲波測距系統(tǒng)的電路設計系統(tǒng)的特點是利用單片機控制超聲波的發(fā)射和對超聲波自發(fā)射至接收往返時間的計時，單片機選用8751，經濟易用，且片內有4K的ROM，便于編程。電路原理圖如圖所示。其中只畫出前方測距電路的接線圖，左側和右側測距電路與前方測距電路相同，故省略之。1、4
22、0kHz脈沖的產生與超聲波發(fā)射測距系統(tǒng)中的超聲波傳感器采用UCM40的壓電陶瓷傳感器，它的工作電壓是40kHz的脈沖信號，這由單片機執(zhí)行下面程序來產生。puzel： mov 14h, #12h； 超聲波發(fā)射持續(xù)200mshere： cpl p1.0 ； 輸出40kHz方波 nop ； nop ； nop ； djnz 14h，here； ret前方測距電路的輸入端接單片機P1.0端口，單片機執(zhí)行上面的程序后，在P1.0端口輸出一個40kHz的脈沖信號，經過三極管T放大，驅動超聲波發(fā)射頭UCM40T，發(fā)出40kHz的脈沖超聲波，且持續(xù)發(fā)射200ms。右側和左側測 距電路的輸入端分別接P1.1和P
23、1.2端口，工作原理與前方測距電路相同。2、超聲波的接收與處理接收頭采用與發(fā)射頭配對的UCM40R，將超聲波調制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?，經運算放大器IC1A和IC1B兩極放大后加至IC2。IC2是帶有鎖 定環(huán)的音頻譯碼集成塊LM567，內部的壓控振蕩器的中心頻率f0=1/1.1R8C3，電容C4決定其鎖定帶寬。調節(jié)R8在發(fā)射的載頻上，則LM567輸入信號大于25mV，輸出端8腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖?，作為中斷請求信號，送至單片機處理。前方測距電路的輸出端接單片機INT0端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門IC3A的輸出接單片機INT1端口，同時單片機P1.3和P1.4接到IC3A的輸
24、入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。部分源程序如下：receive1：push psw push acc clr ex1 ； 關外部中斷1 jnb p1.1, right ； P1.1引腳為0,轉至右測距電路中斷服務程序 jnb p1.2, left ； P1.2引腳為0,轉至左測距電路中斷服務程序return： SETB EX1； 開外部中斷1 pop acc pop psw retiright： . ； 右測距電路中斷服務程序入口 ajmp returnleft： . ； 左測距電路中斷服務程序入口 ajmp return3、計算超聲波傳播時間在啟動發(fā)射電路的同時啟動
25、單片機內部的定時器T0，利用定時器的計數功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當收到超聲波反射波時，接收電路 輸出端產生一個負跳變，在INT0或INT1端產生一個中斷請求信號，單片機響應外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務子程序，讀取時間差，計算距離。其部分源程序如下：RECEIVE0： PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ； 關外部中斷0 MOV R7, TH0 ； 讀取時間值 MOV R6, TL0 CLR C MOV A, R6 SUBB A, #0BBH； 計算時間差 MOV 31H, A ； 存儲結果 MOV A, R7 SUBB A, #3CH MOV 30H, A
26、 SETB EX0 ； 開外部中斷0 POP ACC POP PSW RETI對于一個平坦的目標，距離測量包括兩個階段:粗糙的測量和精細測量。第一步：脈沖的傳送產生一種簡單的超聲波。第二步：根據公式改變回波放大器的獲得量直到回撥被檢測到。第三步：檢測兩種回波的振幅與過零時間。第四步：設置回波放大器的所得來規(guī)格輸出，假定是3伏。通過脈沖的周期設置下一個脈沖。根據第二部的數據設定時間窗。第五步：發(fā)射兩串脈沖產生干擾波。測量過零時間與回波的振幅。如果逆向發(fā)生在回波中，決定要不通過在低氣壓插入振幅。第六步：通過公式計算距離y。四、超聲波測距系統(tǒng)的軟件設計軟件分為兩部分，主程序和中斷服務程序，如圖3（a
27、）（b）(c) 所示。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。定時中斷服務子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結果的輸出等工作。系統(tǒng)初始化后就啟動定時器T1從0開始計數，此時主程序進入等待，當到達定時時間時T1溢出進入T1中斷服務子程序；在T1中斷服務子程序中將啟動一次新的超聲波發(fā)射，此時將在P1.0引腳上開始產生40KHz的方波，同時開啟定時器T0計時，為了避免直射波的繞射，需要延遲1ms后再開INT0中斷允許；INT0中斷允許打開后，若此時出現低電平則代表收到回波信號，將提出中斷請求進入INT0中斷服務子程序，在INT0中斷服務
28、子程序中將停止定時器T0計時，讀取定時器T0時間值到相應的存儲區(qū)，同時設置接收成功標志；主程序一旦檢測到接收成功標志，將調用測溫子程序，采集超聲波測距時的環(huán)境溫度，并換算出準確的聲速，存儲到RAM存儲單元中；單片機再調用距離計算子程序進行計算，計算出傳感器到目標物體之間的距離；此后主程序調用顯示子程序進行顯示；當一次發(fā)射、接收、顯示的過程完成后，系統(tǒng)將延遲100ms重新讓T1置初值，再次啟動T1以溢出，進入下一次測距。如果由于障礙物過遠，超出量程，以致在T0溢出時尚未接收到回波，則顯示“ERROR”重新回到主流程進入新一輪測試。五、結論對所要求測量范圍30cm200cm內的平面物體做了多次測量
29、發(fā)現，其最大誤差為0.5cm，且重復性好。可見基于單片機設計的超聲波測距系統(tǒng)具有硬件結構簡單、工作可靠、測量誤差小等特點。因此，它不僅可用于移動機器人，還可用在其它檢測系統(tǒng)中。思考：至于為什么接收不用晶體管做放大電路呢，因為放大倍數搞不好，CX20106集成放大電路，還帶自動電平增益控制，放大倍數為76dB，中心頻率是38k到40k，剛好是超聲波傳感器的諧振頻率 。附件2：外文原文（復印件）Ultrasonic distance meterDocument Type and Number:United States Patent 5442592 Abstract:An ultrasonic d
30、istance meter cancels out the effects of temperature and humidity variations by including a measuring unit and a reference unit. In each of the units, a repetitive series of pulses is generated, each having a repetition rate directly related to the respective distance between an electroacoustic tran
31、smitter and an electroacoustic receiver. The pulse trains are provided to respective counters, and the ratio of the counter outputs is utilized to determine the distance being measured. Publication Date:08/15/1995 Primary Examiner:Lobo, Ian J.A.BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a
32、pparatus for the measurement of distance and, more particularly, to such apparatus which transmits ultrasonic waves between two points. Precision machine tools must be calibrated. In the past, this has been accomplished utilizing mechanical devices such as calipers, micrometers, and the like. Howeve
33、r, the use of such devices does not readily lend itself to automation techniques. It is known that the distance between two points can be determined by measuring the propagation time of a wave travelling between those two points. One such type of wave is an ultrasonic, or acoustic, wave. When an ult
34、rasonic wave travels between two points, the distance between the two points can be measured by multiplying the transit time of the wave by the wave velocity in the medium separating the two points. It is therefore an object of the present invention to provide apparatus utilizing ultrasonic waves to
35、 accurately measure the distance between two points. When the medium between the two points whose spacing is being measured is air, the sound velocity is dependent upon the temperature and humidity of the air. It is therefore a further object of the,present invention to provide apparatus of the type
36、 described which is independent of temperature and humidity variations. B.SUMMARY OF THE INVENTION The foregoing and additional objects are attained in accordance with the principles of this invention by providing distance measuring apparatus which includes a reference unit and a measuring unit. The
37、 reference and measuring units are the same and each includes an electroacoustic transmitter and an electroacoustic receiver. The spacing between the transmitter and the receiver of the reference unit is a fixed reference distance, whereas the spacing between the transmitter and receiver of the meas
38、uring unit is the distance to be measured. In each of the units, the transmitter and receiver are coupled by a feedback loop which causes the transmitter to generate an acoustic pulse which is received by the receiver and converted into an electrical pulse which is then fed back to the transmitter,
39、so that a repetitive series of pulses results. The repetition rate of the pulses is inversely related to the distance between the transmitter and the receiver. In each of the units, the pulses are provided to a counter. Since the reference distance is known, the ratio of the counter outputs is utili
40、zed to determine the desired distance to be measured. Since both counts are identically influenced by temperature and humidity variations, by taking the ratio of the counts, the resultant measurement becomes insensitive to such variations.C.DETAILED DESCRIPTION A.principle of ultrasonic distance mea
41、surement 1, the principle of piezoelectric ultrasonic generator Piezoelectric ultrasonic generator is the use of piezoelectric crystal resonators to work. Ultrasonic generator, the internal structure as shown in Figure 1, it has two piezoelectric chip and a resonance plate. When its two plus pulse s
42、ignal, the frequency equal to the intrinsic piezoelectric oscillation frequency chip, the chip will happen piezoelectric resonance, and promote the development of plate vibration resonance, ultrasound is generated. Conversely, if the two are not inter-electrode voltage, when the board received ultra
43、sonic resonance, it will be for vibration suppression of piezoelectric chip, the mechanical energy is converted to electrical signals, then it becomes the ultrasonic receiver. The traditional way to determine the moment of the echos arrival is based on thresholding the received signal with a fixed r
44、eference. The threshold is chosen well above the noise level, whereas the moment of arrival of an echo is defined as the first moment the echo signal surpasses that threshold. The intensity of an echo reflecting from an object strongly depends on the objects nature, size and distance from the sensor
45、. Further, the time interval from the echos starting point to the moment when it surpasses the threshold changes with the intensity of the echo. As a consequence, a considerable error may occur Even two echoes with different intensities arriving exactly at the same time will surpass the threshold at
46、 different moments. The stronger one will surpass the threshold earlier than the weaker, so it will be considered as belonging to a nearer object.2, the principle of ultrasonic distance measurement Ultrasonic transmitter in a direction to launch ultrasound, in the moment to launch the beginning of t
47、ime at the same time, the spread of ultrasound in the air, obstacles on his way to return immediately, the ultrasonic reflected wave received by the receiver immediately stop the clock. Ultrasound in the air as the propagation velocity of 340m / s, according to the timer records the time t, we can c
48、alculate the distance between the launch distance barrier (s), that is: s = 340t / 2 B.Ultrasonic Ranging System for the Second Circuit Design System is characterized by single-chip microcomputer to control the use of ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver since the launch from time to time,
49、 single-chip selection of 8751, economic-to-use, and the chip has 4K of ROM, to facilitate programming. Circuit schematic diagram shown in Figure 2. Draw only the front range of the circuit wiring diagram, left and right in front of Ranging Ranging circuits and the same circuit, it is omitted. 1,40
50、kHz ultrasonic pulse generated with the launch Ranging system using the ultrasonic sensor of piezoelectric ceramic sensors UCM40, its operating voltage of the pulse signal is 40kHz, which by the single-chip implementation of the following procedures to generate. puzel: mov 14h, # 12h; ultrasonic fir
51、ing continued 200ms here: cpl p1.0; output 40kHz square wave nop; nop; nop; djnz 14h, here; ret Ranging in front of single-chip termination circuit P1.0 input port, single chip implementation of the above procedure, the P1.0 port in a 40kHz pulse output signal, after amplification transistor T, the
52、drive to launch the first ultrasonic UCM40T, issued 40kHz ultrasonic pulse, and the continued launch of 200ms. Ranging the right and the left side of the circuit, respectively, then input port P1.1 and P1.2, the working principle and circuit in front of the same location. 2, reception and processing
53、 of ultrasonic Used to receive the first launch of the first pair UCM40R, the ultrasonic pulse modulation signal into an alternating voltage, the op-amp amplification IC1A and after polarization IC1B to IC2. IC2 is locked loop with audio decoder chip LM567, internal voltage-controlled oscillator cen
54、ter frequency of f0 = 1/1.1R8C3, capacitor C4 determine their target bandwidth. R8-conditioning in the launch of the carrier frequency on the LM567 input signal is greater than 25mV, the output from the high jump 8 feet into a low-level, as interrupt request signals to the single-chip processing. Ra
55、nging in front of single-chip termination circuit output port INT0 interrupt the highest priority, right or left location of the output circuit with output gate IC3A access INT1 port single-chip, while single-chip P1.3 and P1. 4 received input IC3A, interrupted by the process to identify the source
56、of inquiry to deal with, interrupt priority level for the first left right after. Part of the source code is as follows: receive1: push psw push acc clr ex1; related external interrupt 1 jnb p1.1, right; P1.1 pin to 0, ranging from right to interrupt service routine circuit jnb p1.2, left; P1.2 pin
57、to 0, to the left ranging circuit interrupt service routine return: SETB EX1; open external interrupt 1 pop acc pop psw reti right: .?; right location entrance circuit interrupt service routine Ajmp Return left: .; left Ranging entrance circuit interrupt service routine Ajmp Return 3, the calculatio
58、n of ultrasonic propagation time When you start firing at the same time start the single-chip circuitry within the timer T0, the use of timer counting function records the time and the launch of ultrasonic reflected wave received time. When you receive the ultrasonic reflected wave, the receiver circuit outputs a negative jump in the end of INT0 or INT1 interrupt request generates a signal, single-chip microcomputer in response to external interrupt request, the impleme
基于單片機的汽車倒車防撞系統(tǒng)的設計與制作畢業(yè)設計開題報告.doc
