汽車倒車?yán)走_(dá)設(shè)計-JIKONG

摘要隨著社會經(jīng)濟(jì)的開展和交通運輸業(yè)的不斷興旺，汽車的數(shù)量在不斷的增加。交通擁擠狀況也日益嚴(yán)重，撞車事件也經(jīng)常發(fā)生，造成了很多不可防止的人聲傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，面對這種情況，設(shè)計一種響應(yīng)快、可靠性高并且比擬經(jīng)濟(jì)的汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)顯得非常的重要。超聲波測距法是一種最常見的距離測量方法。本文介紹的就是利用超聲波測距法設(shè)計一種倒車防撞報警系統(tǒng)。本文的內(nèi)容是基于超聲波測距的倒車防撞系統(tǒng)的設(shè)計，主要是利用超聲波的特點和優(yōu)勢，將超聲波測距系統(tǒng)和AT89S51單片機結(jié)合于一體，設(shè)計出一種基于AT89S51單片機得倒車防撞系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用軟硬結(jié)合的方法，具有模塊化和多用化的特點。論文概述了超聲波檢測的開展及根本原理，闡述了超聲波傳感器的原理及特性。對于系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進(jìn)行了討論，并且在介紹超聲波測距系統(tǒng)功能的根底上，提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。通過多種發(fā)射接收電路設(shè)計方案比擬，得出了最正確設(shè)計方案，并對系統(tǒng)各個設(shè)計單元的原理進(jìn)行了介紹。對組成各系統(tǒng)電路的芯片進(jìn)行了介紹，并闡述了它們的工作原理。論文介紹了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，通過編程來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。關(guān)鍵字：單片機，超聲波測距，LED顯示，倒車?yán)走_(dá)，第一章緒論1.1課題設(shè)計的目的和意義隨著汽車的普及，越來越多的家庭擁有了汽車。交通擁擠狀況也隨之出現(xiàn)，撞車事件也是經(jīng)常發(fā)生，人們在享受汽車帶來的樂趣和方便的同時，更加注重的是汽車的平安性，許多“追尾”事故都與車距有著密切的關(guān)系。為了解決這個平安問題，設(shè)計一種汽車測距防撞報警系統(tǒng)勢在必行。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比擬迅速、方便、計算簡單。所以超聲波測距法是一種非常簡單常見的方法，應(yīng)用在汽車停車的前后左右防撞的近距離測量，以及在汽車倒車防撞報警系統(tǒng)中，超聲波作為一種特殊的聲波，具有聲波傳輸?shù)母疚锢硖匦浴凵洌瓷?，干預(yù)，衍射，散射。超聲波測距是利用其反射特性，當(dāng)車輛后退時，超聲波測距傳感器利用超聲波檢測車輛前方的障礙物位置，并利用LED顯示出來，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定距離時，系統(tǒng)能發(fā)出報警聲，進(jìn)而提醒駕駛?cè)藛T，起到平安的左右。通過本課題的研究，將所學(xué)到的知識用在實踐中并有所創(chuàng)新和進(jìn)步。該設(shè)計可廣泛應(yīng)用在生活、軍事、工業(yè)等各個領(lǐng)域，它需要設(shè)計者有較好的數(shù)電、模電知識，并且有一定的編程能力，綜合運用所學(xué)的知識實現(xiàn)對超聲波發(fā)射與接收信號進(jìn)行控制，通過單片機程序?qū)Τ暡ㄐ盘栠M(jìn)行相應(yīng)的分析、計算、處理最后顯示在LED數(shù)碼管上。1.2國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀近年來，由于導(dǎo)航系統(tǒng)、工業(yè)機器人的自動測距、機械加工自動化等方面的需要，自動測距變得十分重要。與同類測距方法相比，超聲波測距法具有以下優(yōu)勢：〔1〕相對于聲波，超聲波有定向性較好、能量集中、在傳輸過程中衰減較小、反射能力強等優(yōu)勢?！?〕超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，費用低，信息處理簡單可靠，便于小型化和集成化。隨著科學(xué)技術(shù)的快速開展，超聲波的應(yīng)用將越來越廣泛。超聲波測距技術(shù)在社會生活中已有廣泛的應(yīng)用，目前對超聲波的精度要求越來越大。超聲波作為一種新型的工具在各方面都有很大的開展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向開展，以滿足日益開展的社會需求。未來超聲波測距技術(shù)將朝著更高精度，更大應(yīng)用范圍，更穩(wěn)定方向開展。第二章總體方案2.1本設(shè)計的研究方法本設(shè)計選用TCT40-16T/R超聲波傳感器。了解超聲波測距的原理的，只有對理論知識有一定的學(xué)習(xí)才能運用到實際操作中。根據(jù)原理設(shè)計超聲波測距儀的硬件結(jié)構(gòu)電路。對設(shè)計的電路進(jìn)行分析能夠產(chǎn)生超聲波，實現(xiàn)超聲波的發(fā)送和接收，從而實現(xiàn)利用超聲波測距的方法測量物體之間的距離。具體設(shè)計一個基于單片機的超聲波測距器，包括單片機控制電路，發(fā)射電路，接收電路，LED顯示電路。2.2系統(tǒng)整體方案的設(shè)計由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量。利用超聲波檢測距離，設(shè)計比擬方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能到達(dá)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等自動化的使用要求。目前在近距離測量方面常用的是壓電式超聲波換能器。根據(jù)設(shè)計要求并綜合各方面因素，本文采用AT89S51單片機作為控制器，用動態(tài)掃描法實現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號用單片機的定時器。2.3系統(tǒng)整體方案的論證超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。實用的測距方法有兩種，一種是在被測距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計；一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式，適用于測距儀。此次設(shè)計采用反射波方式。測距儀的分辨率取決于對超聲波傳感器的選擇。超聲波傳感器是一種采用壓電效應(yīng)的傳感器，常用的材料是壓電陶瓷。由于超聲波在空氣中傳播時會有相當(dāng)?shù)乃p，衰減的程度與頻率的上下成正比；而頻率高分辨率也高，故短距離測量時應(yīng)選擇頻率高的傳感器，而長距離的測量時應(yīng)用低頻率的傳感器。2.4超聲測距原理2.4.1超聲波概述超聲波是一種頻率超過20的機械波。超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)母疚锢硖匦浴瓷?、折射、干預(yù)、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，超聲波的大局部能量會反射。利用超聲檢測往往比擬迅速，方便，易于做到實時控制，并且在測量精度方面能到達(dá)工業(yè)使用的要求，主要應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場，例如：液位、井深、管道長度等場合。超聲波測量在國防、航空航天、電力、石化、機械、材料等眾多領(lǐng)域具有廣泛的作用，它不但可以保證產(chǎn)品質(zhì)量、保障平安，還可起到節(jié)約能源、降低本錢的作用。2.4.2超聲波傳感器介紹超聲波傳感器是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的其他形式的能的器件。目前常用的超聲波傳感器有兩大類，即電聲型與流體動力型。電聲型主要包括壓電傳感器、磁致伸縮傳感器、靜電傳感器。流體動力型包括有氣體和液體兩種類型的哨笛。由于工作頻率與應(yīng)用目的不同，超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在超聲檢測和診斷中習(xí)慣上都把超聲波傳感器稱為探頭，而工業(yè)中采用的流體動力型傳感器稱為“哨”或“笛”。壓電傳感器屬于超聲波傳感器中電聲型的一種。探頭由壓電晶片、楔塊、接頭等組成，是超聲檢測中最常用的實現(xiàn)電能和聲能相互轉(zhuǎn)換的一種傳感器件，是超聲波檢測裝置的重要組成局部。壓電材料分為晶體和壓電陶瓷兩類。屬于晶體的如石英、鈮酸鋰等，屬于壓電陶瓷的有鋯鈦酸鉛，鈦酸鋇等。其具有以下的特性：把這種材料置于電場之中，它就產(chǎn)生一定的應(yīng)變；相反，對這種材料施以外力，那么由于產(chǎn)生了應(yīng)變就會在其內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電場。所以，只要對這種材料加以交變電場，它就會產(chǎn)生交變的應(yīng)變，從而產(chǎn)生超聲振動。因此，用這種材料可以制成超聲傳感器。傳感器的主要組成局部是壓電晶片。當(dāng)壓電晶片受發(fā)射電脈沖鼓勵后產(chǎn)生振動，即可發(fā)射聲脈沖，是逆壓電效應(yīng)。當(dāng)超聲波作用于晶片時，晶片受迫振動引起的形變可轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，是正壓電效應(yīng)。前者用于超聲波的發(fā)射，后者即為超聲波的接收。壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的逆向壓電效應(yīng)來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，它有兩個壓電晶片和一個錐形振子，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率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動錐形振子振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩極間未外加電壓，當(dāng)錐形振子接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)化為電信號，這時它就成為超聲波傳感器。圖2-1壓電式超聲波傳感器結(jié)構(gòu)圖一般常用的超聲波傳感器有兩種：專用型和兼用型。專用型是發(fā)送器用作發(fā)送超聲波，接收器用作接收超聲波；兼用型就是發(fā)送器和接收器是一體的傳感器，既可以發(fā)送超聲波，又可以接收超聲波。本設(shè)計選用的超聲波傳感器是專用型，其型號為TCT40-16T和TCT40-16R，其中40表示傳感器工作的中心頻率為40KHz,16表示傳感器的外徑為16mm，T和R分別表示發(fā)射器和接收器。2.4.3超聲波測距的原理超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到發(fā)射波就立即停止計時。假設(shè)超聲波在空氣中的傳播速度為，根據(jù)計時器記錄的時間，發(fā)射點距障礙物的距離，如圖2.2所示圖2-2超聲波測距原理圖2-2中被測距離為H，兩探頭中心距離的一半用M表示，超聲波單程所走過的距離用表示，由圖可得：(1)(2)將式(2)帶入式(1)得：(3)在整個傳播過程中，超聲波所走過的距離為：(4)式中：為超聲波的傳播速度，為傳播時間，即為超聲波從發(fā)射到接收的時間。將式(4)帶入式(3)可得：(5)當(dāng)被測距離H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于M時，式(5)變?yōu)椋?6)這就是所謂的時間差測距法。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離[2]。由于是利用超聲波測距，要測量預(yù)期的距離，所以產(chǎn)生的超聲波要有一定的功率和合理的頻率才能到達(dá)預(yù)定的傳播距離，同時這是得到足夠的回波功率的必要條件，只有得到足夠的回波頻率，接收電路才能檢測到回波信號和防止外界干擾信號的干擾。經(jīng)分析和大量實驗說明，頻率為40左右的超聲波在空氣中傳播效果最正確，同時為了處理方便，發(fā)射的超聲波被調(diào)制成具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計按照系統(tǒng)設(shè)計的功能的要求，初步確定設(shè)計系統(tǒng)由單片機主控模塊、顯示模塊、超聲波發(fā)射模塊、接收模塊共四個模塊組成。單片機主控芯片使用51系列AT89S51單片機，該單片機工作性能穩(wěn)定，同時也是在單片機課程設(shè)計中經(jīng)常使用到的控制芯片。發(fā)射電路由單片機輸出端直接驅(qū)動超聲波發(fā)送。接收電路使用三極管組成的放大電路，該電路簡單，調(diào)試工作小較小。圖3-1：系統(tǒng)設(shè)計框圖硬件電路的設(shè)計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路、報警輸出電路、供電電路等幾局部。單片機采用AT89S51，系統(tǒng)晶振采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機用P2.7端口輸出超聲波換能器所需的40kHz的方波信號，P3.5端口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的3位共陽LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機的P2口，位碼輸出端口分別為單片機的P3.4、P3.2、P3.3口,數(shù)碼管位驅(qū)運用PNP三極管S9012三極管驅(qū)動。3.1AT89S51單片機AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4kbytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器,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)8051指令系統(tǒng)及引腳。。3.2超聲波測距的系統(tǒng)及其組成本系統(tǒng)由單片機AT89S51控制，包括單片機系統(tǒng)、發(fā)射電路與接收放大電路和顯示電路幾局部組成，如圖3-1所示。硬件電路的設(shè)計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路三局部。單片機采用AT89S51。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機用P2.7端口輸出超聲波換能器所需的40kHz的方波信號，P3.5端口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的3位共陰LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機的P2口，位碼輸出端口分別為單片機的P3.4、P3.2、P3.3口,數(shù)碼管位驅(qū)運用PNP三極管S9012三極管驅(qū)動。超聲波接收頭接收到反射的回波后，經(jīng)過接收電路處理后，向單片機P3.5輸入一個低電平脈沖。單片機控制著超聲波的發(fā)送，超聲波發(fā)送完畢后，立即啟動內(nèi)部計時器T0計時，當(dāng)檢測到P3.5由高電平變?yōu)榈碗娖胶螅⒓赐Ｖ箖?nèi)部計時器計時。單片機將測得的時間與聲速相乘再除以2即可得到測量值，最后經(jīng)3位數(shù)碼管將測得的結(jié)果顯示出來。3.2.1超聲波測距單片機系統(tǒng)超聲波測距單片機系統(tǒng)主要由：AT89S51單片機、晶振、復(fù)位電路、電源濾波部份構(gòu)成。由K1，K2組成測距系統(tǒng)的按鍵電路。用于設(shè)定超聲波測距報警值。如圖3-3。圖3-2：超聲波測距單片機系統(tǒng)3.2.2超聲波發(fā)射、接受電路超聲波發(fā)射如圖3-3，接收電路如圖3-4。超聲波發(fā)射電路由電阻R1、三極管BG1、超聲波脈沖變壓器B及超聲波發(fā)送頭T40構(gòu)成，超聲波脈沖變壓器，在這里的作用是提高加載到超聲波發(fā)送頭兩產(chǎn)端的電壓，以提高超聲波的發(fā)射功率，從而提高測量距離。接收電路由BG1、BG2組成的兩組三級管放大電路構(gòu)成；超聲波的檢波電路、比擬整形電路由C7、D1、D2及BG3組成。40kHz的方波由AT89S51單片機的P2.7輸出，經(jīng)BG1推動超聲波脈沖變壓器，在脈沖變壓器次級形成60VPP的電壓，加載到超聲波發(fā)送頭上，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波。發(fā)送出的超聲波，遇到障礙物后，產(chǎn)生回波，反射回來的回波由超聲波接收頭接收到。由于聲波在空氣中傳播時衰減，所以接收到的波形幅值較低，經(jīng)接收電路放大，整形，最后輸出一負(fù)跳變，輸入單片機的P3腳。圖3-3：超聲波測距發(fā)送單元該測距電路的40kHz方波信號由單片機AT89S51的P2.7發(fā)出。方波的周期為1/40ms，即25μs，半周期為12.5μs。每隔半周期時間，讓方波輸出腳的電平取反，便可產(chǎn)生40kHz方波。由于單片機系統(tǒng)的晶振為12M晶振，因而單片機的時間分辨率是1μs，所以只能產(chǎn)生半周期為12μs或13μs的方波信號，頻率分別為41.67kHz和38.46kHz。本系統(tǒng)在編程時選用了后者，讓單片機產(chǎn)生約38.46kHz的方波。圖3-4：超聲波測距接收單元由于反射回來的超聲波信號非常微弱，所以接收電路需要將其進(jìn)行放大。接收電路如圖3-4所示。接收到的信號加到BG1、BG2組成的兩級放大器上進(jìn)行放大。每級放大器的放大倍數(shù)為70倍。放大的信號通過檢波電路得到解調(diào)后的信號，即把多個脈沖波解調(diào)成多個大脈沖波。這里使用的是IN4148檢波二極管，輸出的直流信號即兩二極管之間電容電壓。該接收電路結(jié)構(gòu)簡單，性能較好，制作難度小。3.3.3顯示電路本系統(tǒng)采用三位一體LED數(shù)碼管顯示所測距離值，如圖3-6。數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示，段碼輸出端口為單片機的P2口，位碼輸出端口分別為單片機的P2.0、P2.1、P2.3口,數(shù)碼管位驅(qū)運用PNP三極管S9012三極管驅(qū)動。圖3-5：顯示單元3.2.4報警輸出電路為提高測測距系統(tǒng)的實用性，本測距系統(tǒng)的報警輸出提供開關(guān)量信號及聲響信號兩種方式。方式一：報警信號由單片機P3.1端口輸出，繼電器輸出，可驅(qū)動較大的負(fù)載，電路由電阻R6、三極管BG9、繼電器JDQ組成，當(dāng)測量值低于事先設(shè)定的報警值時，繼電器吸合，測量值高于設(shè)定的報警值時，繼電器斷開。方式二：報警信號由單片機P0.2口輸出，提供聲響報警信號，電路由電阻R7、三極管BG8、蜂鳴器BY組成，當(dāng)測量值低于事先設(shè)定的報警值時，蜂鳴器發(fā)出“滴、滴、滴…..”報警聲響信號，測量值高于設(shè)定的報警值時，停止發(fā)出報警聲響。報警輸出電路如圖3-7。圖3-7：報警輸出第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1主程序設(shè)計超聲波測距的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收程序及顯示子程序組成。超聲波測距的程序既有較復(fù)雜的計算〔計算距離時〕，又要求精細(xì)計算程序運行時間〔超聲波測距時〕，所以控制程序可采用C語言編程。主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)定時器0為計數(shù)，設(shè)定時器1定時。置位總中斷允許位EA。進(jìn)行程序主程序后，進(jìn)行定時測距判斷，當(dāng)測距標(biāo)志位ec=1時，測量一次，程序設(shè)計中，超聲波測距頻度是4-5次/秒。測距間隔中，整個程序主要進(jìn)行循環(huán)顯示測量結(jié)果。當(dāng)調(diào)用超聲波測距子程序后，首先由單片機產(chǎn)生4個頻率為38.46kHz超聲波脈沖，加載的超聲波發(fā)送頭上。超聲波頭發(fā)送完送超聲波后，立即啟動內(nèi)部計時器T0進(jìn)行計時，為了防止超聲波從發(fā)射頭直接傳送到接收頭引起的直射波觸發(fā)，這時，單片機需要延時約1.5-2ms時間〔這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因，稱之為盲區(qū)值〕后，才啟動對單片機P3.5腳的電平判斷程序。當(dāng)檢測到P3.5腳的電平由高轉(zhuǎn)為低電平時，立即停止T0計時。由于采用單片機采用的是12MHz的晶振，計時器每計一個數(shù)就是1μs，當(dāng)超聲波測距子程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計數(shù)器T0中的數(shù)〔即超聲波來回所用的時間〕按式〔2〕計算，即可得被測物體與測距儀之間的距離。設(shè)計時取15℃時的聲速為340m/s那么有：d=(c×t)/2=172×T0/10000cm其中，T0為計數(shù)器T0的計算值。測出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制BCD碼方式送往LED顯示約0.5s，然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測量過程。4.2超聲波測距子程序及其流程圖voidwdzh() {TR0=0; TH1=0x00; TL1=0x00; csbint=1; sx=0; delay(1700); csbfs(); csbout=1; TR1=1; i=yzsj; while(i--) { } i=0; while(csbint) //判斷接收回路是否收到超聲波的回波 { i++; if(i>=3300) csbint=0; } TR1=0; s=TH1; s=s*256+TL1; TR0=1; csbint=1; jsz=s*csbc; //計算測量結(jié)果 jsz=jsz/2; } 產(chǎn)生超聲波的子程序： 為了方便程序移置及準(zhǔn)確產(chǎn)生超聲波信號，本測距的超聲波產(chǎn)生程序是用匯編語言編寫的進(jìn)退聲波產(chǎn)生程序。產(chǎn)生的超聲波個數(shù)為 UCSBFSSEGMENTCODE RSEGUCSBFS PUBLICCSBFS CSBFS: movR6,#8h;超聲波發(fā)射的完整波形個數(shù)：共計四個 here: cplp2.7;輸出40kHz方波 nop nop nop nop nop nop nop nop nop djnzR6,here RET END流程圖：4.3超聲波測距流程圖第五章系統(tǒng)調(diào)試與誤差分析5.1調(diào)試步驟我的步驟是先焊接各個模塊，焊接完每個模塊以后，再進(jìn)行模塊的單獨測試，以確保在整個系統(tǒng)焊接完能正常的工作，原件安裝完畢后，將寫好程序的AT89S51機裝到測距板上，通電后將測距板的超聲波頭對著墻面往復(fù)移動，看數(shù)碼管的顯示結(jié)果會不會變化，在測量范圍內(nèi)能否正常顯示。如果一直顯示“---”，那么需將下限值增大。本測距板1s測量4-5次，超聲波發(fā)送功率較大時，測量距離遠(yuǎn)，那么相應(yīng)的下限值〔盲區(qū)〕應(yīng)設(shè)置為高值。試驗板中的聲速沒有進(jìn)行溫度補償，聲速值為340m/s，該值為15℃時的超聲波值。注：由于條件原因調(diào)試時無法提供6V交流電與5V雙USB接口線，所以由4.5V干電池與5V實驗室穩(wěn)壓電源代替。我的錯誤與糾正當(dāng)我焊接好元器件，檢查無短路后，我接通了電源。當(dāng)時的現(xiàn)象是：接通電源瞬間顯示“---”伴隨蜂鳴器一聲“滴”蜂鳴，接著LED顯示三個“CCC”,并伴隨間斷蜂鳴，此為超出最大探測范圍。調(diào)節(jié)下限值無變化。錯誤1：斷電后我重新按照原理圖對各個元器件焊腳進(jìn)行對照。發(fā)現(xiàn)除了BG1外其它元器件焊腳焊接正確，BG1的“E”腳和“C”腳焊接錯誤。糾正：拆下BG1檢查未被擊穿后重新按照正確的焊腳分部焊接。錯誤2：接通電源重新調(diào)試卻發(fā)現(xiàn)任就是之前的現(xiàn)象。斷電后我重新按照原理圖進(jìn)行排故。因為錯誤1的緣故元器件已經(jīng)檢查過焊腳無錯誤，所以我按照原理圖檢查元器件的名稱標(biāo)識，發(fā)現(xiàn)BG2、BG9兩個三極管分別是9013和9012，而焊接是卻焊接成了9012和9013.糾正：拆下BG2、BG9檢查未被擊穿后重新按照正確名稱標(biāo)識焊接。接通電源能正常工作...5.2誤差分析雖然在簡易倒車帶最前端有0.8cm的空白距離，但是雷達(dá)在50cm〔50.8cm〕時顯示的是51cm，在45cm〔45.8cm〕不到處卻顯示45cm。如圖5-1、5-2。因此本雷達(dá)存在誤差。5.2.1性能分析從實物測試的總體來說本測距板根本上到達(dá)了要求，理想上超聲波測距能到達(dá)500到700cm左右，而我所能實現(xiàn)的最大距離只有664cm左右，測量結(jié)果受環(huán)境溫度影響。分析原因如下：1.超聲波發(fā)射部份由電阻R1、三極管BG1、超聲波脈沖變壓器B及超聲波發(fā)送頭T40構(gòu)成，以提高超聲波的發(fā)射功率，從面提高測量距離。這種方式，加大的超聲波了送頭的余振時間，造成超聲波測距盲區(qū)值較大〔本系統(tǒng)盲區(qū)值為40厘米〕。2.本測距板沒有設(shè)計溫度補償對測量結(jié)果進(jìn)行修正。但在硬件的PCB上預(yù)留的位置。5.2.2誤差分析超聲波測距由于其再使用中不受光照度、電磁場、色彩等因素的影響，加之其結(jié)構(gòu)簡單本錢低，在機器人避障和定位、汽車倒車、水庫液位測量等方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。在原理上將，超聲波測距有脈沖回波法、共振法和頻差法。其中脈沖回波法測距常用，其原理是超聲傳感器發(fā)射超聲波，在空氣中傳播至被測物，經(jīng)反射后由超聲波傳感器接收反射脈沖，測量出超聲脈沖從發(fā)射到接收的時間，在超聲波聲速的前提下，可計算被測物的距離H，即：H=vt/2。由于溫度影響超聲波在空氣中的傳播速度；超聲波反射回波很難精確捕捉，致使超聲波在空氣中傳播的時間很難精確測量。這些因素使超聲波測距的精度和范圍受到影響。〔1〕溫度對超聲波波速的影響空氣中傳播的超聲波是由機械振動產(chǎn)生的縱波，由于氣體具有對抗壓縮和擴(kuò)張的彈性模量，氣體對抗壓縮變化力的作用，實現(xiàn)超聲波在空氣中傳播。因此超聲波的傳播速度受氣體的密度、溫度及氣體分子成份的影響。其中溫度對超聲波在空氣中的傳播速度有明顯的影響，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?！?〕超聲波回波聲強影響超聲波回波聲強與被測物得距離有由直接的關(guān)系，實際測量時，不一定是第一個回波的過零點觸發(fā)。這種誤差不能從根本上消除，但是可以通過根據(jù)測量距離調(diào)整脈沖群的脈沖個數(shù)以及動態(tài)調(diào)整比擬電壓來減小這種誤差?！?〕電路本身影響電路硬件和軟件本身存在一定的缺陷，因此會造成測量誤差，主要表現(xiàn)為：①啟動發(fā)射和啟動計時之間的偏差。這是源于單片機一次只能處理一件事，所以啟動發(fā)射和啟動計時實際上不能同時完成，是先后完成的，存在時差。但只要指令速度足夠快，其偏差可以忽略。②收到回波到被檢測出的滯后。這是源于檢測電路的靈敏度和判斷偏差，從收到實際回波到電路確認(rèn)并輸出相應(yīng)信號肯定存在滯后，這和回波信號強弱、檢測