超声波避障系统设计课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。,超声波避障系统设计,概述,随着科学技术的不断发展进步，超声波检测避障技术也得到重视。超声波检测避障，以其特有的性质，应用在医学，军事，工业技术中。,总体设计思路,本设计由AT89C51单片机为计时主控单元，功能由外围电路完成，包括发射电路，接收电路，显示电路，温度监测电路，报警电路，电源电路等。,AT89C51,电源电路,温度电路,接收电路,发射电路,显示电路,报警电路,发射探头,接收探头,工作流程,开始,单片机,发射电路工作,接收引脚扫描,接收完成,报警,显示数据,有回波时,温度监测,超声波测距原理,超声波测距是利用超声波的声阻抗特性，当声波遇到两个声阻抗特性不同的介质时就会发生反射，如左图。声波通过发射探头发射出去时，计时器开始计时，当接收脚接收到声波回波时，计时停止。如右图，脉冲信号发射后，时隔t时间后，被接收，如果知道当时的声速v，就可以由位移公式S=vt/2求出。,声波的反射 发射接收时差t,温度对声速的影响,温度的变化对声速的影响非常明显，温度对声速的影响见下表。,表中的数据得知，温度的升高使得声速变大，且变化明显可见，因此在设计中不得不考虑温度对声音的影响。,温度,-30,-20,-10,0,10,20,30100,声速,313,319,325,333,338,344,349,386,硬件电路设计,发射电路,发射电路自单片机引脚P1.0开始，经由晶体管，跳线器，变压器等部分。如图：,发射电路仿真,上图的发射电路同时可以进行仿真，图中标志A、B、C、D、E个点，在用作图软件仿真时，软件自带四踪示波器，可同时跟踪显示4路信号，将发射端一线接地，一线引入示波器，同时引入B、C点信号，对比有：,A点信号,B点信号,C点信号,显示中可以看出A点的信号被放大了，信号未显示为方波，是因为变压器的电感影响。上图E点的电平值为5V，如果拟定3V，则如波图如下：,从图中知道，3V时，A、B幅值有所降低，因为E点加入的电平高于C点，当E点的值变化时，将影响A点的值，从这点可以看出，通过控制E点的电压，能够影响发射端的强弱，我们会根据不同的运用场合，变化E点的值，达到不同的效果,接收电路,接收电路采用TL852作为处理，TL852是专用的超声波测距避障模块，用专用模块采集处理，对信息有很好的保护，不至失真。其图如下：,上述电路图只是对信号的处理，程序设定中，单片机是要接收中断信号的，单片机引脚扫描一引脚，无信号时，计时不中断，当信号过来时，计时停止。但TL852处理的信号是不能被单片机扫描接收的，所以还有一个信号处理电路，它是为了将TL852的输出转换为单片机需要的中断信号其电路如图所示：,发射与接收传感器本次设计综合各方面的因素考虑，决定采用运用较为广泛的TCT4016T作为超声波发射探头，采用TCT4016R作为超声波的接受探头，TCT4016T/R具有抗温度、湿度的能力，环境的温度湿度变化对其性能影响不大，能在极其恶劣的条件下较为稳定工作，而且TCT4016T/R具有很好的抗撞击、振动的能力。实际上，超声波的接收和发射探头是集成在一起的，如图：,显示电路,显示电路先用74LS244处理来自单片机的信息，然后连接显示器。显示器用共阳极二极管。显示电路如下：,显示电路仿真,仿真时，对单片机下载程序，由程序知，显示引脚连接P0.0P0.7,P2.0P2.2.但是没有中断信号进来，显示器的显示如图：,温度电路,为满足精度要求，在整个设计中，我们考虑温度的影响。温度传感器种类众多，在高精度，高可靠性的场合，由DALLAS公司生产的DS18B20将作为首选，它体积小、功率小、抗干扰能力强。加入温度监测，电路如图：,报警电路,由于是避障系统，当距离达到或小于某一数值时，希望能被报警，引起警戒，所以设计中加入了报警系统，它由单片机控制蜂鸣器来工作。我们设定S,0,为警戒报警值，当S S,0,时，单片机一引脚导通，经三极管对信号放大，蜂鸣器响起，其电路图如图：,单片机的选择,本次设计的处理器，我采用了目前应用较多的51系列单片机 AT89C51单片机，AT89C51的优势在于片内有Flash存储器，它继承 了MCS51的原有功能，能和其他一些AT89系列单片机兼容。使用时功能引脚如图：,整体电路设计,程序流程,开始,系统初始化,发射超声波脉冲,等待反射超声波,计算距离,显示结果,实物仿真,此次仿真采用上海浩豚电子科技的多用集成电路板。,总结,本次设计超声波避障系统，以单片机为计时主控，结合各外围电路，系统本身简单，操作方便，但也存在很多不足，例如就实物仿真这一块，测试很不稳定，系统有待完善。同时，通过此次设计让我有了很多体会，我相信在日后的学习中会对我有所帮助。,致谢,感谢工学院个位老师为答辩工作作的努力！,祝老师工作愉快！,