超聲波測距儀實驗報告

1、主題:超聲波測距儀序隨著人類社會從工業(yè)化社會向信息化社會的發(fā)展，視覺傳達設(shè)計經(jīng)歷了商業(yè)藝術(shù)、工藝美術(shù)、印刷藝術(shù)設(shè)計、裝飾設(shè)計、平面設(shè)計等幾個階段的演變。，并最終成為以視覺媒體為載體，用視覺符號來表達和傳達信息的設(shè)計。對于每一個“為溝通而設(shè)計”的設(shè)計師來說，如何正確、充分地傳達信息，是我們始終要面對的中心問題。然而，在當今社會，由于科技的進步，社會環(huán)境和社會秩序的更新，各種視覺媒體的泛濫，人們的思維、觀念和感受受到影響。僅僅定位關(guān)鍵詞來正確充分地傳達信息顯然是不夠的。鑒于時代的要求和設(shè)計的性質(zhì)，我們必須重視視覺傳達設(shè)計的創(chuàng)新，在創(chuàng)新的前提下充分準確地傳達信息。設(shè)計界存在大量抄襲和模仿的作品，使設(shè)

2、計活動成為一種程序。比如說大學標志，就相當于篆書加一個圓形的配套印章；說到VIS設(shè)計，就是一大堆千篇一律的模板拷貝；說到數(shù)字視覺符號，就是好多螞蟻的“1”+“0”；說到商品的廣告，就是醫(yī)生或者戴眼鏡的美女的推薦代言，等等。人們無時無刻不被這些“模仿”的設(shè)計所侵擾和騷擾。這些設(shè)計給我們帶來視覺污染，人們不禁要問:設(shè)計怎么了？面對這些，我們每個人 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/282148.htm t _blank 設(shè)計師責無旁貸?，F(xiàn)在是大力提倡“設(shè)計創(chuàng)新”的時候了，因為這個時代比以往任何時候都更需要清晰、原創(chuàng)的視覺傳

3、達設(shè)計。那么，視覺傳達設(shè)計的創(chuàng)新體現(xiàn)在哪些方面呢？目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc296418305 一、超聲波測距儀的制作3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc296418306 1.1 超聲波測距的原理3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc296418307 1.2 超聲測距儀的硬件電路5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc296418308 1.2.1回流信號放大電路5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc296418309 1.2.2 信號檢波電路6

4、HYPERLINK l _RefHeading_Toc296418310 1.3超聲波測距程序設(shè)計7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc296418311 二、總結(jié)：20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc296418312 三、參考文獻20一、超聲波測距儀的制作1.1超聲波測距原理根據(jù)相關(guān)的物理學知識，聲音在空氣、石頭等介質(zhì)中傳播時，其衰減特性與其頻率有關(guān)。頻率越高，越不容易衰減，相應的，它的傳播距離也就越遠。當聲音的頻率在20KHz以上時，超過了人耳的聽覺范圍，成為超聲波，可以傳播很遠的距離而不衰減，其本身的信號頻率特性不易受環(huán)境噪聲的干擾。我們可以

5、利用超聲波的這一特性來測量距離。我們可以使用一對并排安裝的超聲波探頭來發(fā)射和接收超聲波。發(fā)射頭標為T(發(fā)射)，接收頭標為R(接收)。他們使用共振頻率為40KHz的壓電晶體來發(fā)射和接收超聲波。當發(fā)射機外接40KHz的振蕩源，如單片機的端口時，可以發(fā)射最大功率的超聲波。接收頭只有在接收到中心頻率為40KHz的超聲波時才能共振。由于壓電效應，物理振蕩轉(zhuǎn)化為電信號輸出，輸出電壓信號的幅度在uV量級。測距時，這對探頭對準被測物體，如車輛、墻壁等。，單片機的端口輸出的40KHz PWM(脈寬調(diào)制信號)驅(qū)動超聲波發(fā)射器(T頭)發(fā)射40KHz (0.20.5ms)的短脈沖。然后單片機開始計時，直到接收器和接收

6、放大電路檢測到回波信號，然后停止計時得到總的超聲波傳播時間ts，乘以當?shù)販囟认碌穆曀賄s得到超聲波。注意:超聲波脈沖應該有5-10個頻率周期。如果太長，測距誤差會太大。如果太短，能量就會不足，導致收不到。聲速與溫度和當?shù)乜諝饷芏扔嘘P(guān)，最好取實測值，否則可能會導致較大誤差。T/R40超聲波探頭(40KHz固有頻率)發(fā)射和接收超聲波的硬件電路1.2超聲波測距儀的硬件電路1.2.1回流信號放大電路用電路實現(xiàn)測距儀功能的主要難點在于微弱回波信號的檢測。由于接收探頭壓電晶體兩端產(chǎn)生的回波信號極其微弱，在紫外量級，需要高增益放大才能有效探測。這里，我們使用三個NPN 8050三極管的共發(fā)射極交流耦合配置進

7、行三級放大。0.1uF電容用于兩級級聯(lián)的交流耦合。集電極接5V電源，提供集電極結(jié)的反向偏置電壓，基極接兩個串聯(lián)的50K電阻，得到DC工作點(2.5V)。放大后的信號從上圖中的信號端子輸出。單極性電流增益:單級DC電壓增益:交流電壓增益低于DC增益。經(jīng)過實測，該電路的三級交流電壓增益約為30000，可以將紫外級別的電壓信號放大到10到100 mV的量級。1.2.2信號檢測電路經(jīng)過回波信號放大電路后，已經(jīng)進入數(shù)字芯片可以檢測的范圍，但此時的信號仍然是頻率信號，單片機無法直接識別。所以需要一個檢測解碼芯片，可以識別40KHz的頻率波，轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號。LM567是典型的音頻信號解碼芯片，音頻信號通

8、過它的三個引腳引入。當該音頻信號的頻率與LM567的設(shè)定頻率相同時，其第8個引腳的輸出電平由高變低。LM567的設(shè)置頻率由連接在引腳5和引腳6之間的可調(diào)電阻器的電阻來調(diào)節(jié)?？勺冸娮枵{(diào)整方法:將40KHz頻率源連接到LM567的引腳3，將LM567的OUT端子連接到電壓表，然后調(diào)整引腳5和6之間的電位計，直到OUT端子的電平變低。此時，微弱的回波電信號已經(jīng)轉(zhuǎn)化為LM567的out端輸出的數(shù)字電平信號，可以被單片機識別。1.3超聲波測距程序設(shè)計程序流程源代碼:/*/*文件名；clock_c */*程序描述:顯示時鐘*/*/系統(tǒng)中包含的頭文件#include #include /中斷函數(shù)和子函數(shù)聲明

9、部分void _ ADC _ Interrupt(void)；/ADC中斷子程序void _ KBD _ Interrupt(void)；/鍵盤中斷子程序void _ TOF _ Interrupt(void)；/定時器溢出中斷子程序void _ tch 1 _ Interrupt(void)；/定時器通道1中斷子程序void _ tch 0 _ Interrupt(void)；/定時器通道0的中斷子程序void _ IRQ _ Interrupt(void)；/外部中斷中斷子程序void _ Startup(void)；/復位中斷子程序/用戶子程序定義void SYS _ Init(void

10、)；/系統(tǒng)初始化子程序void pled(無符號字符k)；/串行數(shù)據(jù)輸出子程序void顯示(unsigned char dispchar，unsigned char n)；/數(shù)碼管顯示子程序/宏定義#define config1_VAL 0 x3D /用戶配置config1寄存器的值存儲# define config 1 _ adr0 x fdea/config 1 _ val的地址#定義JMP_TAB_ADR 0 xFDEB /用戶中斷向量起始地址#定義JMP _代碼0 xCC /跳轉(zhuǎn)指令直接尋址方式的指令代碼typedef void(* tint func)(void)；/聲明指向函數(shù)的數(shù)

11、據(jù)類型type struct jumpEntry /聲明結(jié)構(gòu)jump entry類型無符號字符jmpIstrtIntFunc intFunc/定義tIntFunc類型的變量 JumpEntry/CONFIG1_VAL存儲在CONFIG1_ADR定義的地址中。const無符號char CONFIGX config 1 _ ADR = config 1 _ VAL；/定義每個中斷向量的中斷入口。const JumpEntry IntJmpTableJMP _ tab _ ADR = /定義一個數(shù)組IntJmpTable，其元素屬于jump entry類型。JMP _代碼，_ ADC _中斷，/AD

12、轉(zhuǎn)換中斷向量地址:$FDEBJMP _代碼，_ KBD _中斷，/鍵盤喚醒中斷向量地址:$FDEEJMP代碼，_ TOF _中斷，/定時器計數(shù)器溢出中斷向量地址:$FDF1JMP _代碼，_ TCH1 _中斷，/定時器通道1溢出中斷向量地址:$FDF4JMP代碼，_ TCH0 _中斷，/定時器通道0溢出中斷向量地址:$FDF7JMP _代碼，_ IRQ _中斷，/IRQ向量地址:$FDFAJMP _代碼，_啟動/復位向量地址:$FDFD;/數(shù)碼管的顯示編碼容量為:0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，a，b，c，d，e，f，-，threeconst unsigned char SG code

13、20= 0 x3f，6，0 x5b，0 x4f，0 x66，0 x6d，0 x7d，7，0 x7f，0 x6f，0 x77，0 x7c，0 x39，0 x5e，0 x79，0 x71，0，0 x40，0 x49，0 x 66 ；無符號字符dspbf4=0 x0d，0 x0c，0 x0d，0 x0c ；/存儲要顯示的數(shù)據(jù)/無符號字符mscnt/定時器溢出計數(shù)位int backtime/定義一個全局變量來存儲超聲波傳播時間。bool int flag = 0；/定義一個全局變量來存儲超聲波接收中斷標志。bool int flag 2 = 0；/定義一個全局變量來存儲超聲波發(fā)射標志。內(nèi)部溫度；int

14、 temp1/主程序啟動。無效總管(無效)無符號字符I；無符號字符j；SYS _ Init()；TSC _ ts top = 0；/允許開始計數(shù)for(；)禁用中斷；/禁用所有中斷if(intflag=0) /intflag標志用于確定超聲波接收是否中斷。/如果有接收中斷，則置位；如果不是，則為0，數(shù)碼管上顯示“dcdc”。DSP BF0= 0 x0d；DSP BF1= 0 x0c；DSP BF2= 0 x0d；DSP BF3= 0 x0c；for(I = 0；I 4；i+) display(dspbfi，I)；/分別發(fā)送顯示for(I = 0；I 4；i+) display(dspbfi，I

15、)；/分別發(fā)送顯示int flag 2 = 0；int flag = 0；TSC _ TOIE = 0；/停止計數(shù)中斷back time = 0；TSC _ TOIE = 1；for(I = 0；I 5；+)/發(fā)送40KHz的短脈沖pta=0 x12；/PTA1和PTA4共同驅(qū)動超聲波發(fā)射探頭進行逐位異或。_ ASM(nop)；for(I = 0；i 10+)/超聲波發(fā)射后，延遲一小段時間，禁止所有接收中斷，防止接收錯誤。_ ASM(nop)；/C語言中嵌入的空操作指令啟用中斷；/打開所有中斷int flag 2 = 1；/超聲波發(fā)射后設(shè)置超聲波發(fā)射標志，接收后清零。for(j = 0；j 2

16、0+)/顯示并長時間等待接收回流中斷并處理距離值。for(I = 0；I 4；i+) display(dspbfi，I)；/分別發(fā)送顯示for(I = 0；I 4；i+) display(dspbfi，I)；/分別發(fā)送顯示for(I = 0；I 4；i+) display(dspbfi，I)；/分別發(fā)送顯示/*/*文件名:系統(tǒng)初始化子程序*/*程序描述:包括配置寄存器、端口寄存器和定時器寄存器的設(shè)置*/*輸入?yún)?shù):無*/* return:無*/*/void SYS_Init(void)CONFIG2 = 0 x00/使用部分晶體振蕩器關(guān)閉reset引腳。CONFIG1 = 0 x3d/禁用看門

17、狗，禁用LVI模塊，禁用LVI復位/int SCR = 0 x 00；/端口AB的初始化DDRB = 0 x ff；/PTB7、PTB6為輸入，其余為輸出。PTBPUE = 0 xc0/PTB7和PTB6設(shè)置上拉電阻。PTB = 0 xff/將所有端口B設(shè)置為1。DDRA = 0 x 12；/端口a為輸入模式，PTA1 PTA4為輸出模式。PTA = 0 x02/端口a全為0。/定時器計數(shù)器初始化TSC = 0 x63/設(shè)置允許定時器溢出中斷，設(shè)置分頻因子為32 n=t*f/p p作為分頻因子。TMOD = 1；/將預置寄存器值定時器的本振頻率設(shè)置為3.2Mhz /TMOD=0.00001*3

18、.2M/32=1。/鍵盤控制狀態(tài)寄存器的初始化。KBSCR = 0 x00/鍵盤狀態(tài)和控制寄存器允許鍵盤中斷下降沿觸發(fā)。KBIER = 0 x04/鍵盤中斷控制寄存器禁止自動喚醒鍵盤中斷，并將PTA2設(shè)置為中斷輸入端口。啟用中斷；/打開總中斷/*/*文件名:display函數(shù)*/*程序描述:在N位置，顯示數(shù)值DSPCHAR */*調(diào)用子程序:傳遞數(shù)值的pled函數(shù)*/*輸入?yún)?shù):dspchar，n */* dspcar:段選擇信號，輸入用戶要顯示的數(shù)據(jù)*/* n:位選擇信號，*/*返回參數(shù):none */*/void顯示(無符號字符dspchar，無符號字符n)無符號字符I，j，k = 1；f

19、or(j = 0；j (n+2)；j+)k * = 2；pled(SG codedspchar)；/將代碼發(fā)送到LEDPTB = 0 x00pt b+ = k；/位選擇for(I = 0；i 25i+)/延遲_ ASM(nop)；PTB = 0 x00/*/*文件名:pled函數(shù)*/*程序描述:8位并行輸出串行移位編程，PTB1為時鐘信號，PTB0的輸出為并行輸出*/*輸入?yún)?shù):要顯示的值的代碼k */* return:無*/*/void pled(無符號字符k)無符號字符I；PTB = 0 x00/所有/PTB端口變?yōu)榈碗娖絝or(I = 0；I 8；i+)PTB _ pt B1 = 0；/

20、將PTB1拉低，即時鐘信號變低。if(k 0 x 80)PTB _ PTB 0 = 1；/從高位開始發(fā)送，檢查最高位是否為1，如果為0，PTB0=1，如果高位為1，默認為0。PTB _ pt B1 = 1；/給一個下降沿信號，移動信號PTB = 0 x00/準備處理下一位k = 1；/向左移動/*/*/下面的中斷函數(shù)可以在需要的時候?qū)懺谙鄳暮瘮?shù)里。中斷void _ ADC _中斷(void) 中斷void _ KBD _中斷(void)If(intflag2=1) /如果超聲波已經(jīng)發(fā)出If(intflag=0) /如果超聲波發(fā)射后第一次接收到回波，為了防止雜散回波的干擾int flag 2 = 0；禁用中斷；/收到回應后禁用所有中斷TSC _ TOIE = 0；/禁止定時溢出中斷temp =(float)(back time)* 1.89；back time = 0；/重寫backtime的值時，必須禁止計時溢出中斷。TSC _ TOIE = 1；int flag 2 = 0；int flag = 1；/處理距離值并顯示temp 1 = temp/10；/距離值除以10，并賦給一個中間變量。DSP BF0= temp/1000；/在第0個數(shù)碼管存儲器中存儲千位。DSP BF2= temp 1% 10；/在第二個數(shù)碼管