<font id="rbjrt"><video id="rbjrt"></video></font>
<dl id="rbjrt"><delect id="rbjrt"></delect></dl>
<i id="rbjrt"></i>
<dl id="rbjrt"><i id="rbjrt"><meter id="rbjrt"></meter></i></dl>
<video id="rbjrt"><dl id="rbjrt"></dl></video>
<dl id="rbjrt"></dl><video id="rbjrt"><dl id="rbjrt"><delect id="rbjrt"></delect></dl></video><dl id="rbjrt"></dl> <i id="rbjrt"></i><dl id="rbjrt"></dl>
<video id="rbjrt"></video>
<noframes id="rbjrt"><i id="rbjrt"><delect id="rbjrt"></delect></i>
<video id="rbjrt"></video><video id="rbjrt"></video><dl id="rbjrt"></dl>

中國抄板網,抄板,pcb抄板

專注重大裝備的PCB抄板綜合服務門戶網站!

當前位置:首頁 > 行業應用 > 測量儀器

超聲波測距系統原理與設計實例

更新時間:2015-12-29 11:34:34點擊次數:2296次

超聲波測距的基本原理

超聲波發生器在某一時刻發出超聲波信號,遇到被測物體后反射回來,被超聲波接收器接收到。只要計算出超聲波信號從發射到接收到回波信號的時間,知道在介質中的傳播速度,就可以計算出距被測物體的距離:

d=s/2=(vt)/2 (1)

其中d為被測物到測距儀之間的距離,s為超聲波往返通過的路程,v為超聲波在介質中的傳播速度,t為超聲波從發射到接收所用的時間。為了提高精度,需要考慮不同溫度下超聲波在空氣中傳播速度隨溫度變化的關系:

v=331.4+0.61T (2)

式中,T為實際溫度(℃),v的單位為m/s。

壓電式超聲波傳感器的原理

目前,超聲波傳感器大致可以分為兩類:一類是用電氣方式產生的超聲波,一類是用機械方式產生的超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等;機械方式有加爾統笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同,因而用途也各不相同。在工程中,目前較為常用的是壓電式超聲波傳感器。

壓電式超聲波傳感器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。壓電式超聲波發生器的內部有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號,且其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時,壓電晶片將會發生共振,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,這時即為超聲波接收器。

反射式超聲波測距儀的硬件電路設計

本系統硬件電路由單片機最小系統、溫度補償電路、超聲波發射電路、超聲波接收電路、顯示電路構成,如圖1所示。

反射式超聲波測距儀的方框圖

本超聲波測距儀的具體工作過程如下,在單片機產生復位信號后,由MC9S12DG128B產生一個控制信號,控制外圍電路產生40kHz的超聲波,經整形放大后加到超聲波換能器發射出頻率為40kHz的超聲波。同時,計數MC9S12DG128B內部的定時器,測量超聲波信號從發出到接收所花的時間,并把經超聲波換能器R接收到的超聲波信號放大、濾波、整形,并作為接收信號來啟動定時器的輸入捕捉功能,完成一次超聲波測距的時間操作。同時,由溫度傳感器DS18B20測得當前的環境溫度,讀入單片機,然后經其處理,在液晶顯示屏上顯示相應的測量值以及當前溫度。

微控制器MC9S12DG128B

MC9S12DG128B是飛思卡爾公司推出的S12控制器中的一款16位微控制器。其集成度高,片內資源豐富,接口模塊包括SPI、SCI、I2C、A/D、PWM等,在FLASH存儲控制及加密方面有較強的功能。

MC9S12DG128B微控制器采用增強型16位S12 CPU,片內總線時鐘頻率最高可達25MHz;片內資源包括8kB RAM、128kB FLASH、2kB EEPROM、SCI、SPI及PWM串行接口模塊;PWM模塊可設置成4路8位或2路16位,可寬范圍選擇時鐘頻率;它還提供2個8路10位精度A/D轉換器、控制器局域網CAN和增強型捕捉定時器,并支持背景調試模式(BDM)。

超聲波的發射電路

超聲波發射電路一般由超聲波反射器T、40kHz的超音頻振蕩器、驅動(或激勵)電路等組成,本設計利用門電路產生40kHz的超聲波,組成的超聲波發射電路見圖2。

與非門組成的超聲波發射電路

圖中,與非門74LS00和LM386組成超聲波發射電路,用74LS00構成多諧振蕩器,通過調節20k的電位器,可產生超聲波發射的40kHz信號,其中U3A為驅動器,電路振蕩頻率f≈1/2.2RC,單片機的控制信號由U2A輸入。為增大超聲波的發射頻率,本設計利用了單運放LM386,發射距離可達4m。

超聲波的接收電路

超聲波接收電路如圖3所示。接收頭采用與發射頭配對的超聲波接收器R,將超聲波調制脈沖變為交變電壓信號。為了進行信號的整形,在設計中的CMOS電平的6非門芯片CD4069,可以減少電路的復雜程度,提高電路的帶負載能力。整形后的信號由C1耦合給帶有鎖定環的音頻譯碼集成塊LM567的輸入端3腳,當輸入信號的幅度落在其中心頻率上時,LM567的邏輯輸出端8腳由高電平躍變為低電平。

超聲波接收電路

DS18B20溫度補償電路

根據上文中式(2)可知,溫度對聲速的影響較大,若不進行補償,將會帶來測量誤差,為了提高系統的測量精度,設計了溫度補償電路。系統采用數字溫度傳感器DS18B20來采集溫度,DS18B20是美國DALLAS公司生產的1-wire總線串行數字溫度傳感器,它具有微型化、低功耗、抗干擾能力強、易于與微處理器接口等優點,適合于各種溫度測控系統。它的測量溫度范圍為-55℃~+125℃,精度可達0.0675℃,最大轉換時間為200ms。

數字式溫度傳感器和模擬溫度傳感器最大的區別是:將溫度信號直接轉化成數字信號,然后通過串行通信的方式輸出。因此掌握DS18B20的通信協議是使用該器件的關鍵。該協議定義了幾種信號類型:復位脈沖、應答脈沖時隙;寫“0”、讀“1”時隙,讀“0”、讀“1”時隙。初始化后,傳感器輸出兩個字節的溫度,進行數據處理后得到實際溫度的值,利用式(2)可計算補償聲速。

液晶顯示電路

字符點陣系列模塊是一類專門用于顯示字母、數字、符號等的點陣型顯示模塊。分4位和8位數據傳輸方式。它提供5×7點陣+光標和5×10點陣+光標的顯示模式。提供顯示數據緩沖區DDRAM、字符發生器CGROM和字符發生器CGRAM,可以使用CGRAM來存儲自己定義的最多8個5×8點陣的圖形字符的字模數據。它提供了豐富的指令設置:清顯示,光標回原點,顯示開/關,光標開/關,顯示字符閃爍,光標移位,顯示移位等。提供內部上電自動復位電路,當外加電源電壓超過+4.5V時,自動對模塊進行初始化操作,將模塊設置為默認的顯示工作狀態。OCM2X16顯示兩行字符,每行可以顯示16個字符。本設計采用OCM2X16,顯示兩行字符,一行顯示當前的環境溫度,一行顯示所測距離。

系統軟件設計

系統軟件包括主程序、溫度采集子程序、定時器計時子程序、計算子程序、液晶顯示子程序等。主程序包括初始化和各個子程序的調用,最后把測量結果用液晶顯示屏顯示出來(見圖4)。

超聲波測距主程序

聯系電話:0755-82815425

熱門文章

抄板成功案例之低糖飲料濃度計
建筑檢測儀產品PCB克隆
幾種氣體電子測試儀抄板克隆實例
超聲波測距系統原理與設計實例
LCR數字電橋產品PCB克隆
頻譜分析儀產品克隆
示波器判定標準分析
激光測距儀抄板克隆
風速測量儀
直流電阻測試儀產品克隆

企業推薦

聚芯龍人計算機
佳創科技
龍芯世紀科技有限公司
龍人集團有限公司
世紀芯集成電路有限公司
亚洲成AV人片在线观看天堂无码
<font id="rbjrt"><video id="rbjrt"></video></font>
<dl id="rbjrt"><delect id="rbjrt"></delect></dl>
<i id="rbjrt"></i>
<dl id="rbjrt"><i id="rbjrt"><meter id="rbjrt"></meter></i></dl>
<video id="rbjrt"><dl id="rbjrt"></dl></video>
<dl id="rbjrt"></dl><video id="rbjrt"><dl id="rbjrt"><delect id="rbjrt"></delect></dl></video><dl id="rbjrt"></dl> <i id="rbjrt"></i><dl id="rbjrt"></dl>
<video id="rbjrt"></video>
<noframes id="rbjrt"><i id="rbjrt"><delect id="rbjrt"></delect></i>
<video id="rbjrt"></video><video id="rbjrt"></video><dl id="rbjrt"></dl>