倒車?yán)走_(dá)開題ppt

1、倒車防撞語音播報系統(tǒng)專業(yè)：電子信息工程姓名：朱玉珍學(xué)號：10616215指導(dǎo)老師：蔣敏蘭系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)要求超聲波測距原理超聲波測距精度分析系統(tǒng)總體框圖單片機(jī)選擇發(fā)射接受模塊選擇顯示器件選擇語音芯片選擇參考文獻(xiàn)設(shè)計任務(wù)要求1、有距離顯示、有語音播報、蜂鳴器提示。當(dāng)與障礙物小于1.5米開始發(fā)出提示報警聲，測量距離小于0.5米時蜂鳴器發(fā)出急促的警報聲2、感應(yīng)角度：不小于15度3、測量誤差控制在8%以內(nèi)4、盲點：多放幾個，形成交叉，可解決盲點問題系統(tǒng)總體框圖根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，系統(tǒng)主要由51單片機(jī)、液晶顯示、語音播報、超聲波測距電路、晶振電路和復(fù)位電路組成。超聲波測距原理超聲波是一種頻率超過20KHz的機(jī)

2、械波。超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦?反射、折射、干涉、衍射、散射。超聲波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特點，可產(chǎn)生較大力量，并且在不同的媒質(zhì)介面超聲波的大部分能量會反射 。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩個壓電晶片和一個共振板。當(dāng)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時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波本時，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，就成為超聲波接收器。超聲波測距精度分析溫度對聲速的影響 在超聲波測距系統(tǒng)中，環(huán)境溫度對聲速的影響最大，從超聲波聲速經(jīng)驗公式 C= 331

3、.45+0.607T 可以看出，在 040時，聲速變化范圍為 331.4m/s354.85m/s。以超聲波在 20的室溫條件下的聲速 343.32m/s 為基準(zhǔn)，其變化率為 6.83%8。所以溫度的影響不能忽略不計，必須要對溫度進(jìn)行測量和補(bǔ)償，以避免溫度對測量精度的影響。聲速與環(huán)境溫度T()的關(guān)系如下所示: C=331.4+0.607T在使用時，如果溫度變化不大，聲速基本不變。如果測距精度要求很高，當(dāng)需要精確確定超聲波傳播速度時，必須考慮溫度的影響，通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。聲速確定后，只有測得超聲波的往返時間，即可求得距離。 超聲波測距原理在超聲探測電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，

4、其寬度為發(fā)射超聲的時間間隔，被測物距離越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個數(shù)與被測距離成正比。超聲測距大致有以下方法： 取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓 (其幅值基本固定 )與距離成正比，測量電壓即可測得距離； 測量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射超聲波與接收超聲波的時間間隔 t，故被測距離為 S= vt/2。本測量電路采用第二種方案。由于超 聲波 的聲速 與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速基本不變 。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通 過溫度補(bǔ)償 的方法加以校正。超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。因為超聲波在標(biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為331.45米/秒，由單片機(jī)負(fù)責(zé)計時，單片機(jī)使用12.0M晶振，所以此系統(tǒng)

5、的測量精度理論上可以達(dá)到毫米級。超聲波測距精度分析 回波檢測對時間的影響 超聲波從超聲傳感器發(fā)出，在空氣中傳播，遇到被測物反射后，再傳回超聲傳感器。整個過程，超聲波會有很大的衰減。其衰減遵循指數(shù)規(guī)律。超聲波頻率越高，其衰減越快。同時超聲波頻率的過高會產(chǎn)生較多的副瓣，引起近場區(qū)的干涉。但是，超聲波頻率越高，指向性越強(qiáng)，這一點有利于測量精度提高。由于超聲回波隨距離的增加而變得十分微弱，所以在設(shè)計超聲接收電路時，要設(shè)計較大放大倍數(shù)(萬倍級)和較好濾波特性的放大電路，使回波易于檢測。超聲波測距精度分析發(fā)射和反射之間夾角對測距的影響假設(shè)發(fā)射與反射之間的夾角為， v為超聲波傳播速度，t為傳播時間，即超聲波

6、從發(fā)射到接收所用的時間，兩傳感器之間的距離為h，超聲波單程所走的距離用L表示，被測距離用H表示。則，。當(dāng)時，11。所以應(yīng)合理放置兩傳感器，在相互影響較小的情況下分兩種情況計算被測距離。測距原理示意圖 測距原理示意圖 單片機(jī)選擇AT89C51是一個低功耗高性能單片機(jī)，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 單片機(jī)選擇AT89C51是一個低電壓，高性能CM

7、OS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kB的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89C51提供了高性價比的解決方案。 發(fā)射、接受模塊選擇 方案一：來自單片機(jī)的信號觸發(fā)NE555定時器電路產(chǎn)生頻率為40kHz左右方波信號,經(jīng)過CD4069六非門反相器進(jìn)行功率放大,驅(qū)動超聲波發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波。采用74LS系列芯片組成超聲波接收電路，該電路由濾波電路、兩級放大電路、門限電路組成。 方案二：超聲波的發(fā)射電路主

8、要驅(qū)動74LS04及超聲波發(fā)生器組成。由單片機(jī)產(chǎn)生的40KHz振蕩信號，經(jīng)74LS04放大，驅(qū)動超聲波發(fā)生傳感器發(fā)出的超聲波脈沖。使用紅外接收專用芯片CX20106。將由發(fā)射傳感器發(fā)出的經(jīng)反射后的超聲波脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯慕涣餍盘?,送紅外檢波接收集成模塊 CX20106的1腳。由單片機(jī)直接產(chǎn)生40KHz方波信號較穩(wěn)定。CX20106是集成芯片，內(nèi)置放大限幅、帶通濾波、檢波、積分、整形模塊，具有選頻功能。其內(nèi)部設(shè)計載波頻率f = 38kHz，當(dāng)其輸入信號大于25mV時，輸出端由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，將其作為單片機(jī)的掃描接收信號。 考慮到CX20106組成的接收電路結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、抗干擾能力強(qiáng)，故本設(shè)計選用方案二。顯示器件選擇方案一：采用數(shù)碼管顯示。使用74LS244對數(shù)碼管進(jìn)行驅(qū)動，編寫掃描驅(qū)動顯示程序,價格便宜，但電路復(fù)雜，需占用較多I/O口。數(shù)碼管顯示有限，只能顯示數(shù)值，人機(jī)交互界面不夠友好。方案二：采用lcd1602液晶顯示。操作、編程都較方便，且電路簡單，并可同時顯示距離，顯示更加直觀、清晰，人機(jī)交互界面友好。液晶顯示編程更方便、電路更簡單，故本設(shè)計選用方案二。語音芯片選擇方案一：采用isd2560語音芯片，具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點。但錄放音時間只有60秒。方案二：采用isd4004語音芯片，該芯片采用多電平直接模擬量 存儲技術(shù),