超声波测距论文答辩ppt
原理:1。超声波发生器为了研究和利用超声波，人们设计制造了许多超声波发生器。一般来说，超声波发生器可以分为两类:一类是电动产生超声波，一类是机械产生超声波。电法包括压电式、磁致伸缩式和电动式；机械方法包括高尔顿笛、液体哨和气流旋转笛。它们产生的超声波的频率、功率、声波特性都不一样，所以用途也不一样。目前常用的是压电超声波发生器。2.压电超声波发生器的原理压电超声波发生器实际上是利用压电晶体的共振来工作的。超声波发生器的内部结构如图1所示，它有两个压电晶片和一个振动板。当在其两极施加一个脉冲信号，其频率等于压电芯片的固有振荡频率时，压电芯片就会振动，并带动振动板振动，从而产生超声波。另一方面，如果两个电极之间没有施加电压，当振动板接收到超声波时，会压迫压电晶片振动，将机械能转化为电信号，然后就变成了超声波接收器。3.超声波测距原理超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时。超声波在空气中传播，途中遇到障碍物立即返回，超声波接收器收到反射波立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340 m/s，根据计时器记录的时间t，可以计算出发射点与障碍物之间的距离(s)，即s=340t/2。这就是所谓的时差测距法超声波测距的原理是已知超声波在空气中的传播速度，测量声波传输后遇到障碍物的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。可见超声波测距的原理和雷达是一样的。测距的公式为:L=C×T，其中L为测量的距离长度；c是超声波在空气中的传播速度；t是测量距离传播的时间差(t是从发射到接收的时间值的一半)。超声波测距主要用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。虽然目前的测距范围可以达到100米，但是测量精度只能达到厘米量级。超声波具有易于定向发射、方向性好、强度容易控制、不与被测物体直接接触等优点，是液体高度测量的理想手段。在精密液位测量中，需要达到毫米级的测量精度，而目前国内的超声波测距ASIC只有厘米级的测量精度。通过分析超声波测距误差产生的原因，将测量时差提高到微秒级，并采用LM92温度传感器对声波传播速度进行补偿，我们设计的高精度超声波测距仪可以达到毫米级的测量精度。
电路设计:
1、40kHz脉冲和超声波发射的产生测距系统中的超声波传感器采用UCM40压电陶瓷传感器，其工作电压为40kHz的脉冲信号，由单片机执行以下程序产生。普泽尔:MOV 14H，# 12H；超声波发射持续200 ms这里:CPL p 1.0；输出40kHz方波nopNOPNOPDJNZ 14H，这里；RET前的测距电路的输入端连接到单片机的P1.0端口。单片机执行上述程序后，在P1.0端口输出40kHz的脉冲信号，经三极管T放大后驱动超声波发射器UCM40T发射40kHz的脉冲超声波，连续发射200 ms..左右测距电路的输入端分别连接到端口P1.1和P1.2，工作原理与前测距电路相同。2.超声波的接收与处理接收头采用与发射头匹配的UCM40R，将超声波调制脉冲变为交流电压信号，经运算放大器IC1A和IC1B放大后加到IC2上。IC2是带锁定环路的音频解码集成块LM567。内部压控振荡器的中心频率f0=1/1.1R8C3，锁定带宽由电容C4决定。在发射载频上调整R8时，LM567的输入信号大于25mV，输出端8脚由高电平变为低电平作为中断请求信号，送入单片机进行处理。前端测距电路的输出端接单片机的INT0端口，中断优先级最高。左右测距电路的输出通过与门IC3A的输出连接到单片机的INT1端口，同时单片机P1.3和P1.4连接到IC3A的输入端。中断源的识别由程序查询处理，中断优先级先右后左。部分源程序如下:receive 1:push PSW push ACC clr ex 1；关闭外部中断1JNB P1.1，对；引脚P1.1为0，并转到右测距电路中断服务程序JNB P1.2，左；P1.2脚为0，转左测距电路中断服务程序返回:setbex 1；打开外部中断1
这种方法的发展历程:随着机器人技术在诞生后短短几十年间的飞速发展，其应用范围逐渐从工业生产走向人们的生活。如此广泛的应用使得提高人们对机器人的认识显得尤为重要。通过其传感系统，机器人可以检测前方障碍物和周围环境的距离，实现避障、自动寻线和测距等功能。与其他测距技术相比，超声波测距具有成本低、测量精度高、不受环境限制、应用方便等优点。将它与红外和灰色传感器结合起来，机器人可以找到线路并避开障碍物。超声波因其指向性强、耗能慢、在介质中传播距离远等优点，常被用于测距。主要用于倒车雷达、测距仪、物位测量仪、移动机器人、建筑工地以及一些工业现场的开发，如距离、液位、井深、管道长度、流量等。超声波检测往往快捷方便，计算简单，易于实现实时控制，在测量精度上能够满足工业应用的要求，因此得到了广泛的应用。本课题的研究具有很强的实用性和商业价值。
超声波因其指向性强、耗能慢、在介质中距离远等特点，常被用于测距，如测距仪、物位计等，都可以通过超声波来实现。超声波检测往往快捷、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度上能够满足工业应用的要求，因此在移动机器人的开发中。
也被广泛使用。为了使移动机器人能够自动行走以避开障碍物，需要配备一个测距系统，使其能够及时获得距离障碍物的距离信息(距离和方向)。超声波测距系统为机器人提供移动距离信息，使其了解前方、左侧和右侧的环境。
为了研究和利用超声波，人们设计并制造了许多超声波发生器。一般来说，超声波发生器可以分为两类:一类是电动产生超声波，一类是机械产生超声波。电法包括压电式、磁致伸缩式和电动式；机械方法包括高尔顿笛、液体哨和气流旋转笛。它们产生的超声波的频率、功率、声波特性都不一样，所以用途也不一样。目前常用的是压电超声波发生器。