数字示超声波测距仪电路毕业设计~！！！
- 提问者网友：轮囘Li巡影
- 2021-07-24 09:49
- 五星知识达人网友：往事埋风中
- 2021-07-24 10:06
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- 1楼网友：英雄的欲望
- 2021-07-24 10:15
超声波的软件设计采用模块化的设计方法，实现用两种方式测量距离，一是，运用手动的方式，每按一次键进行一次测量，按键采用外部中断INT0,每中断一次，经一定时间的去干扰延时后，调用超声波发射函数，发射超声波，再利用单片机T0的捕获功能，捕获反射回来的超声波，然后计算出从发射到返回的时。
二是，运用自动的模式，利用INT1进入自动模式，进入自动模式后，由单片机的T2控制超声波每经过1s左右发射一次，及时地显示反射物体的距离。
超声波测距，可以利用以下的算法：
S=V*t
其中：S是测量的距离，V是声速，t是超声波走过的时间。这种算法受环境温度的影响很大，愿因是在不同的环境温度下，超声波的速度受温度的影响。所以，在这次的设计中没有采用种方法。这里采用的是比例测量的方法。即，在测量之前先进行校准。校准是利用测量标准1米对应的时间t1作为比例值，然后，用测量的时间tx与之相比，得出测量的距离，。即有：S=tx/ t1 经试验测得这种测量准确性良好
超声波测距软件设计主要由主程序，测量前校准电程序，超声波发射子程序，超声波接受中断程序及显示子程序组成。下面对超声波测距器主程序，校准程序，超声波发射子程序和超声波接受中断程序逐一介绍。
主程序主要是实现系统的初始化、测量模式的选择、校准值的存取与读入和显示设置。程序流程图1-1所示。
在不同的环境下进行测量要进行校准，方法是采用第一次测量的标准1米距离的时间作为比例值，并把这个值保存到EEPROM中，在环境没有改变时，可以利用其中的值。程序流程图如1-2.
超声波发生子程序的作用是通过PB3发送6个左右的频率约为39k的方波。为180us左右，同时把计数器T1打开进行计时。超声波测距器主程序利用捕获中断T1检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（PD6引脚出现拉低)，立即进入捕获中断程序。进入该中断后就立即关闭计时器T1停止计时，并获得捕获寄存器的值。如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则进入定时器T1溢出中断，使T1溢出中断计数变量值加1。最终得到的计时时间等于捕获寄存器的值加上计数溢出次数乘与T1的最大计数值。程序流程图如图1-3、1-4。
|
系统初始化 |
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开始 |
|
按键是否按下 |
|
Y |
|
N |
|
系统校准 |
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校准循环显示 |
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显示开机画面 |
|
按键是否断开 |
|
Y |
|
N |
|
中断方式查询按键 |
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无 |
|
有 |
|
是INT1
|
|
是INT0 |
|
进入手动模式 |
|
进入自动模式 |
|
发送超声波 |
|
打开T2定时 |
|
定时到否 |
|
是否发生捕获 |
|
Y |
|
Y |
|
发送超声波 |
|
是否发生捕获 |
|
Y |
|
距离显示 |
|
N |
|
N |
|
N |
|
结束 |
图1-1 主程序流程图
|
PB7被拉低 |
|
调用入口 |
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进入校准、发射声波 |
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产生38k信号，同时开T1计时 |
|
把校准值写入EEPROM
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|
开总中断 开T1捕获中断
|
|
返回 |
|
返回 |
|
图1-4 捕获中断程序 |
|
捕获中断入口 |
|
获取捕获值 关闭T1计时 |
|
返回 |
|
图1-2 获得校准值流程图 |
|
等待返回 |
|
图1-3 超声波发射子程序 |
3、测试数据及结果分析
实际测量值与实验值之间的比较，其数据表格如下：
|
序号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
实际值 |
0.30 |
0.50 |
1.00 |
1.50 |
2.00 |
2.50 |
3.00 |
3.50 |
4.00 |
|
测量值 |
0.31 |
0.51 |
1.00 |
1.49 |
1.99 |
2.49 |
3.01 |
3.51 |
4.02 |
|
误差 |
0.01 |
0.01 |
0 |
-0.02 |
-0.01 |
-0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.02 |
|
序号 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
|
|
实际值 |
4.50 |
5.00 |
5.50 |
6.00 |
6.50 |
7.00 |
7.50 |
8.00 |
|
|
测量值 |
4.51 |
5.00 |
5.52 |
6.04 |
6.52 |
7.01 |
7.52 |
8.03 |
|
|
误差 |
0.01 |
0. |
0.02 |
0.04 |
0.02 |
0.01 |
0.02 |
0.03 |
|
由于超声波测距的测量范围与超声波接收管的灵敏度有关，由以上结果可知，在这个灵敏度下，超声波的测量范围是0.30~8.00m。最大范围可能不止8.00m，超过8.00m的范围时，反射信号较弱，会发生捕获不到的现象。因此最大范围应不超过8.00m为好。
有以上的误差表可知，在测量的距离较远时，会出现较大的误差，这可能在测量时反射的角度有些偏离的缘故。从总体来说，测量的结果还是比较理想的。
4、设计中的注意事项及问题。
在实践的过程中，遇到这样的问题，即在测量的距离较小时，接收管的灵敏度越高，越接收不到信号。查阅有关资料问题仍未解决。据推断可能与2016的特性有关，但现在尚未找到合理的解释。
还有就是接收芯片的灵敏度不能太高，这样容易受环境中的振动和噪声的影响。