关于超声波传感器论文材料

2.2.3.2避障传感器的选择方案1：用超声波传感器进行避障。超声波传感器的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，再被超声波传感器接收。然后将这信号放大后送入单片机。超声波传感器在避障的设计中被广泛应用。但是超声波传感器需要40KHz的方波信号来工作，因为超声波传感器对工作频率要求较高，偏差在1％内，所以用模拟电路来做方波发生器比较难以实现。而用单片机作为方波发生器未免有些浪费资源。因此我考虑其他的方案。方案2：用红外光电开关ST178进行避障。光电开关的工作原理是根据投光器发出的光束，被物体阻断或部分反射，受光器最终据此做出判断反应，是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，当检测到有障碍物的时候，光电对管就能够接收到物体反射的红外光，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均能检测。光电对管ST178操作简单，使用方便。当有光线反射回来时，输出低电平。当没有光线反射回来时，输出高电平。考虑到本系统只需要检测简单障碍物，没有十分复杂的环境。为了使用方便，便于操作和调试，我最终选择了方案2。2.2.2寻迹传感器方案1：用红外发射管和接收管自己制作光电对管寻迹传感器。红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。这样自己制作组装的寻迹传感器基本能够满足要求，但是工作不够稳定，且容易受外界光线的影响，因此我放弃了这个方案。方案2：用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。因此我们考虑其他更加稳定的方案。方案3：用ST178型光电对管。ST178为反射取样式红外线对管作为核心传感器件。它采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成，以非接触检测方式，检测距离可调整范围大，4-10mm可用。ST178的示意图和特性曲线如图2-3所示。当发光二极管发出的光反射回来时，三极管导通输出低电平。此光电对管调理电路简单，工作性能稳定。因此我选择了方案3。(a)ST178示意图(b)ST178特性表图2-3ST178的示意图和特性曲线2.2传感器的选择2.2.1火焰传感器的选择火焰检测有紫外传感器、烟雾传感器、温度传感器、红外传感器以及CCD图像传感器。我综合论证了这几种传感器，制定了如下几种方案。方案1：用烟雾传感器。烟雾传感器广泛应用与火警检测。但是由于此题目的火源是用蜡烛模拟的，没有太大的烟雾，因此用烟雾传感器作为此小型电动车的火焰传感器也不够实用，因此我放弃了此方案方案2：用紫外传感器检测火焰。紫外火焰传感器主要应用于火灾消防系统，尤其是一些易燃易爆场所，用来监测火焰的产生。紫外线火焰传感器的灵敏度高，相应速度快，抗干扰能力强，对明火特别敏感，能对火灾立即做出反应。但是紫外传感器检测的范围太大，不适用于本系统。方案3：用光敏电阻作为传感器。所谓光敏，就是对光反应敏感。光敏电阻在光照条件下电阻值随外界光照强弱（明暗）变化而变化的组件，光越强阻值越小，光越弱阻值越大。CDS光敏电阻，灵敏度高，反应速度快，光谱特性及γ值一致性好等特点外，在高温、多湿的恶劣环境下，仍能保持其高度的稳定性和可靠性，广泛应用于光探测和光自控领域中。但自然光对光敏电阻影响较大，因此我们不采用此方案。方案4：用CCD图像传感器。用CCD图像传感器可以检测各种被检测量，适用于各种量的检测。但是用CCD图像传感器需要处理的信号量太大，且体积较大，不适合用于本系统。方案5：用热释电红外测温传感器，热释电红外传感器TTS1000和TTS2000系列是根据LiTaO3的热释电效应设计的，用作检测器的热释电材料具有自发极化，其晶面能俘获大气中的自由电荷，从而保持中性，当晶面温度稍有变化即引起自发极化强度的变化，从而使晶面电荷量发生相应的变化。由于它是非接触式测温，用于测量火焰温度非常方便。从经济和方便的角度考虑，我选择了方案5。致谢本论文是在西南科技大学研究生实验室中完成的。我特别要感谢我的导师黄玉清老师。黄老师作为我毕业设计的指导老师，引导我全面了解机器人开发技术，悉心指导我作项目开发。机器人技术需要大量的自动化方面的知识，而我在这方面的知识有所欠缺，是黄老师的努力教导，才使我能够顺利完成此次毕业设计。黄老师对工作认真负责的作风、严谨的治学态度、丰富的科研经验、精湛的专业知识和真诚的待人风格给我留下了深刻的印象，并将使我终生受益。同时感谢西南科技大学信息学院为我提供实验室、实验设备以及计算机和机房，让我能够安静顺利地完成毕业设计。我也感谢大学四年期间所有指导过我的老师，感谢他们对我无私的教诲和帮助。老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神将永远激励着我。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意!感谢我大学四年的同窗特别是伴随我四年的室友，是你们让我感受了大学的美好。和你们共同走过的这大学四年，我感到无比的快乐。在这四年里，我不仅在生活上、思想上成熟了许多，同时还培养了自己积极的心态、专业的兴趣和良好的沟通、协调、执行、应变能力，这些都是以后工作学习生活的动力源泉。感谢父母对我二十多年来辛勤的养育,并让我获取了一定的知识并最终走向社会,为社会贡献自己!最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位老师表示感谢！超声波测距仪--毕业设计摘要：超声波测距应用十分广泛。论文在分析可行性、可靠性的基础上，参照工程设计方法，确立了结构化设计的思路。本文设计了一套超声波检测系统，该系统是一种基于AT89C51单片机的超声波测距系统,它根据超声波在空气中传播的反射原理,以超声波传感器为接口部件,应用单片机技术和超声波在空气中的时间差来测量距离。该系统主要由主控制器模块、超声波发射模块、超声波接收模块和显示模块等四个模块构成。设计利用51单片机系统的I/O口，使超声波传感器发出40KHz的超声波，反射回来的超声波信号，经过放大和整形电路进入单片机，比较调试后确定其对应的距离，完成测距。可实现3米内测距，盲区7厘米，具有LCD显示功能。关键词：超声波；超声波传感器；AT89C51单片机；LCD显示单元；测距仪Abstract:Theultrasonicrangingapplicationisextremelywidespread.Afterthefeasibilityandreliabilityhasbeenanalysised,thestructuredesigntechniquewasestablished.ThisarticleintroducesanultrasonicdistancemeasurementbasedontheAT89C51single-chipcomputer,thesystemaccordingtoultrasoundintheairreflectionprinciplesofthedissemination.Anditusestheultrasoundsensorasinterfacecomponentsfortheapplicationofthedistancemeasurebasedbysingle-chipcomputertechnologyandthemarginoftimethatultrasoundtransmitinair,therebythesystemsofdesignofultrasonictestcomesintobeing.Thesystemprimarilycomposedbythefourmodules:thecontrollermodule,ultrasoniclaunchmodule,ultrasoundreceivingmoduleanddisplaymodular.TheI/Oportsofthe51single-chipcomputerwereusedtocausetheultrasonictransducertosendoutthe40kHzultrasonicwave.Thereflectedsignalenterthe51aftertheenlargementandfeedbackcircuit,andthesystemwillcompletetherangefinderbydebuggingthecorrespondingdistance.Thisdesigncanrealize3metersinrangefinders,withthe7centimetersblindspot,ThesystemhavetheLCDdemonstration.Keywords:ultrasonic,ultrasonicsensor,AT89C51single-chipcomputer,LCDdisplayunit,rangefinder目录第1章绪论11.1课题背景11.2论文研究内容31.2.1研究内容31.2.2各章节主要内容4第2章系统的总体方案设计52.1超声测距理论基础52.1.1超声波介绍52.1.2超声波传感器52.1.3传感器的指向角θ72.1.4测量盲区82.2超声波测距原理92.3超声测距系统组成102.3.1系统的收发过程102.4方案比较112.4.1超声波频率及探头的选用112.4.2发射模块112.4.3接收模块112.4.4温度补偿122.4.5显示模块132.4.6电源模块142.4.7通信接口选择142.5系统的总体构想152.6本章小结15第3章系统硬件设计173.1系统工作的过程173.2主控制电路173.2.1AT89C51单片机183.2.2时钟振荡器183.2.3复位电路193.3串行通信接口193.3.1RS-232电气特性203.3.2RS-232连接器机械特性203.3.3数据发送电路213.4发射电路设计213.4.1555振荡器233.4.2共射极放大电路243.5接收电路设计263.5.1CX20106工作原理分析263.6电源电路设计273.7LCD显示电路273.7.1LCD接口协议283.8温度测量283.9本章小结29第4章系统程序设计304.1软件功能模块的划分304.2主程序的分析设计304.3外部中断程序314.4T0中断子程序324.5温度校正334.6本章小结33第5章调试过程345.1调试环境345.1.1LCD程序调试过程345.1.2发送40kHZ脉冲信号子程序调试345.1.3温度传感器的调试345.2实验结果355.3本章小结35总结36致谢37参考文献38附录1超声测距源程序39附录2超声测距原理图50附录3硬件实物图51超声波测距仪毕业设计论文摘要超声波测距技术在社会生活中已有广泛的应用如汽车倒车雷达等，它们测距精度一般较低。目前对超声波高精度测距系统的需求越来越大。为此，本文在了解超声波测距原理的基础上，完成了基于时差测距原理的一种超声波测距系统的硬件设计，其中提出采用单片机内部计数电路可升高计数参考频率，来提高系统的测距精度。为了进一步提高系统测量精度和系统稳定性，在硬件上尽是少采用分立元件，主要采用集成芯片设计。从而提高了系统计时的可靠性。在软件上采用无源带通滤波器滤除探头以及环境所带来的干扰信号。采用压电式超声波换能器，使用AT89C51单片机作为控制器，完成了超声波测距仪的软硬件设计。采用C语言和汇编语言混合编程的方法，实现了测量结果的温度补偿和显示。经系统调试可看出，LED数码显示清晰稳定，测量结果稳定可靠，测距仪最大误差不超过1cm。关键字:超声波，超声测距，超声波探头，带通滤波器目录摘要...................................................