嵌入式超声波测距仪的设计

 行业新闻     |      2021-05-06 00:39
本文摘要:章节目录 伴随着电子信息技术的发展趋势,激光测距技术性更为技术设备,从应用米尺人力进行测量,到用水平仪和三角基础理论进行精确测量推算出来,乃至应用测距传感器等,这种精确测量方式因精密度较低、作业者繁杂或成本增加而不尽如人意。伴随着超声波的运用于日渐广泛,显像激光测距在检测行业中得到 运用于,此类商品如進口的超声波液位变送器、超声波测位仪等特性虽好,但价格比较贵。现阶段,超声波传感器技术性已广泛作为工业生产、国防安全、交通出行、生物医疗与家庭行业。

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章节目录  伴随着电子信息技术的发展趋势,激光测距技术性更为技术设备,从应用米尺人力进行测量,到用水平仪和三角基础理论进行精确测量推算出来,乃至应用测距传感器等,这种精确测量方式因精密度较低、作业者繁杂或成本增加而不尽如人意。伴随着超声波的运用于日渐广泛,显像激光测距在检测行业中得到 运用于,此类商品如進口的超声波液位变送器、超声波测位仪等特性虽好,但价格比较贵。现阶段,超声波传感器技术性已广泛作为工业生产、国防安全、交通出行、生物医疗与家庭行业。

超声波传感器技术性与信息科技、搭建加工工艺融合,为产品研发智能化系统、高灵敏的超声波实验仪器创设了资源优势。鉴于此,应用内嵌式单片机设计技术性、结合CAN总线通讯协议规范、设计方案一种内嵌式超声波测距仪具有非常大的发展前途。它能够做低成本、外场电路比较简单、功能完善、必须合乎一定的精确测量回绝。

  1 超声波传感器  1.1 典型性构造  超声波传感器是运用超声波的特点而研制开发的传感器,超声波传感器的典型性构造如图所示1下图。它是把成方形的2个压电式芯片(亦称双晶振子)依照忽视的旋光性黏贴在一起,再作引到2个电级。压电式芯片上边有金属材料振动板和锥形振子。

锥形振子具有较强的专一性,有助于发送至和对接超声波。超声波传感器应用金属材料或塑胶机壳,其顶端有屏蔽掉栅。    1.2 激光测距基本原理  超声波具有頻率较高,沿直线传播、专一性好、绕射小、穿透性强悍、散播速度比较慢(大概340M/s,与波速完全一致)等特性。

  超声波对液體和液體的穿透工作能力强悍,特别是在针对太阳底下不透明色的液體,能够穿透几十m的深层。超声波遇到残渣或分页面的时候会造成反射面波,运用这一特点可包括超声波探伤仪或测距仪。超声波遇到挪动物件的时候会造成多普勒效应(DopplerEffect),使对接到的頻率产生变化,从而可制成多谱勒激光测距系统软件。

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  超声波激光测距基本原理是超声波升空检测仪接到的超声波单脉冲,经媒质(气体)遍及物件表面,光源后根据媒质(气体)遍及对接检测仪,测得显像单脉冲从升空到对接需要的時间,依据媒质中的波速,算出从检测仪到物件表面中间的间距。另设检测仪到物件表面的间距为L,显像在空气中的散播速为v,从升空到对接需要的散播時间为t,则有:L=vt/2。

不难看出,被测距离L与散播时间之间具有确定的函数关系,要是能测出時间t,才可欲出带间距L,根据手机软件搭建必需在显示屏上说明L的值。  2 硬件配置电路设计方案  2.1 总体设计方案  依据所给的设计方案回绝,即具有数据说明、数字键盘、超声波升空与对接、能根据CAN总线与上位机软件进行通讯、异常现象全自动警报等作用。能够架构出带此内嵌式超声波测距仪的总体设计方案框架图如图2下图。

从图2中能够显出总体硬件配置电路设计方案关键还包含:微控制器AT89C51一部分、开关电源电路一部分、超声波升空与对接电路一部分、数字键盘一部分、CAN总线通讯一部分、LED说明一部分。现将关键解读超声波升空、对接电路和CAN总线通讯电路的确立设计方案。    2.2 超声波激光测距电路  超声波激光测距电路关键还包含2个一部分:超声波升空电路和超声波对接电路,确立的电路设计方案如图所示3下图。

图2中上边一部分便是超声波升空电路,微控制器AT89C51根据程序编写在端口号P16造成一个40kHz的超声波数据信号,历经2个74LS14非守门员数据信号驱动器整形美容,再作由三极管Q9对其进行放缩,最终历经变电器T1送到超声波传感器CSB-T40,那样就可以根据超声波传感器CSB-T40接到适度的超声波数据信号。而图3中的下边一部分便是超声波对接电路,超声波数据信号根据阻碍物升空到超声波传感器CSB-R40后,造成一定的电子信号,电子信号根据场效应管BX1490放缩后送到了两个74LS14非门电路整形美容,最终转到微控制器AT89C51的P17端口号。

那样就顺利完成了1次超声波激光测距的扫瞄全过程,它能够根据程序流程来操控电子计数器,将电子计数器的数据信息转换为适度的時间,再作用時间除于超声波的快速传播后除于2,既能够得到 阻碍物与超声波传感器中间的间距。


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