基於單片機的超聲波測距答辯問題

⑴ 超聲波測距論文答辯ppt

由於超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用於距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易於做到實時控制，並且在測量精度方面能達到工業實用的要求，因此在移動機器人研製上也得到了廣泛的應用。 為了使移動機器人能自動避障行走，就必須裝備測距系統，以使其及時獲取距障礙物的距離信息（距離和方向）。
原理：1、 超聲波發生器 為了研究和利用超聲波，人們已經設計和製成了許多超聲波發生器。總體上講，超聲波發生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產生超聲波，一類是用機械方式產生超聲波。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。目前較為常用的是壓電式超聲波發生器。 2、壓電式超聲波發生器原理 壓電式超聲波發生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發生器內部結構如圖1所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等於壓電晶片的固有振盪頻率時，壓電晶片將會發生共振，並帶動共振板振動，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，這時它就成為超聲波接收器了。 3、超聲波測距原理 超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發射點距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2 。這就是所謂的時間差測距法。 超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發射後遇到障礙物反射回來的時間，根據發射和接收的時間差計算出發射點到障礙物的實際距離。由此可見，超聲波測距原理與雷達原理是一樣的。 測距的公式表示為：L=C×T 式中L為測量的距離長度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測量距離傳播的時間差(T為發射到接收時間數值的一半)。 超聲波測距主要應用於倒車提醒、建築工地、工業現場等的距離測量，雖然目前的測距量程上能達到百米，但測量的精度往往只能達到厘米數量級。 由於超聲波易於定向發射、方向性好、強度易控制、與被測量物體不需要直接接觸的優點，是作為液體高度測量的理想手段。在精密的液位測量中需要達到毫米級的測量精度，但是目前國內的超聲波測距專用集成電路都是只有厘米級的測量精度。通過分析超聲波測距誤差產生的原因，提高測量時間差到微秒級，以及用LM92溫度感測器進行聲波傳播速度的補償後，我們設計的高精度超聲波測距儀能達到毫米級的測量精度。
電路設計：
1、40kHz 脈沖的產生與超聲波發射 測距系統中的超聲波感測器採用UCM40的壓電陶瓷感測器，它的工作電壓是40kHz的脈沖信號，這由單片機執行下面程序來產生。 PUZEL： MOV 14H, #12H；超聲波發射持續200ms HERE： CPL P1.0 ；輸出40kHz方波 NOP ； NOP ； NOP ； DJNZ 14H，HERE； RET 前方測距電路的輸入端接單片機P1.0埠，單片機執行上面的程序後，在P1.0 埠輸出一個40kHz的脈沖信號，經過三極體T放大，驅動超聲波發射頭UCM40T，發出40kHz的脈沖超聲波，且持續發射200ms。右側和左側測距電路的輸入端分別接P1.1和P1.2埠，工作原理與前方測距電路相同。 2、超聲波的接收與處理 接收頭採用與發射頭配對的UCM40R，將超聲波調制脈沖變為交變電壓信號，經運算放大器IC1A和IC1B兩極放大後加至IC2。IC2是帶有鎖定環的音頻解碼集成塊LM567，內部的壓控振盪器的中心頻率f0=1/1.1R8C3，電容C4決定其鎖定帶寬。調節R8在發射的載頻上，則LM567輸入信號大於25mV，輸出端8腳由高電平躍變為低電平，作為中斷請求信號，送至單片機處理。 前方測距電路的輸出端接單片機INT0埠，中斷優先順序最高，左、右測距電路的輸出通過與門IC3A的輸出接單片機INT1埠，同時單片機P1.3和P1.4接到IC3A的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優先順序為先右後左。部分源程序如下： RECEIVE1：PUSH PSW PUSH ACC CLR EX1 ；關外部中斷1 JNB P1.1, RIGHT ；P1.1引腳為0,轉至右測距電路中斷服務程序 JNB P1.2, LEFT ；P1.2引腳為0,轉至左測距電路中斷服務程序 RETURN：SETB EX1；開外部中斷1
該方法的發展歷程：隨著機器人技術在其誕生後短短幾十年中的迅猛發展,它的應用范圍也逐步由工業生產走向人們的生活。如此廣泛的應用使得提高人們對機器人的了解顯得尤為重要。機器人通過其感知系統察覺前方障礙物距離和周圍環境來實現繞障、自動尋線、測距等功能。超聲波測距相對其他測距技術而言成本低廉,測量精度較高,不受環境的限制,應用方便，將它與紅外、灰度感測器等結合共同實現機器人尋線和繞障功能。超聲波由於指向性強、能量消耗緩慢且在介質中傳播的距離較遠，因而經常用於距離的測量。它主要應用於倒車雷達、測距儀、物位測量儀、移動機器人的研製、建築施工工地以及一些工業現場等，例如：距離、液位、井深、管道長度、流速等場合。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便，且計算簡單、易於做到實時控制，在測量精度方面也能達到工業實用的要求，因此得到了廣泛的應用。本課題的研究是非常有實用和有商業價值的。
由於超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用於距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易於做到實時控制，並且在測量精度方面能達到工業實用的要求，因此在移動機器人的研製上
也得到了廣泛的應用。為了使移動機器人能自動避障行走，就必須裝備測距系統，以使其及時獲取距障礙物的距離信息（距離和方向）。超聲波測距系統，就是為機器人了解其前方、左側和右側的環境而提供一個運動距離信息。
為了研究和利用超聲波，人們已經設計和製成了許多超聲波發生器。總體上講，超聲波發生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產生超聲波，一類是用機械方式產生超聲波。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。目前較為常用的是壓電式超聲波發生器。

⑵ 電子電路實驗的圖書目錄

第1章電子電路實驗的基礎知識
1.1電子電路實驗課的意義與要求
1.1.1電子電路實驗在人才培養中的作用
1.1.2電子電路實驗的主要內容與基本要求
1.2電子電路實驗的一般過程和要求
1.3實驗測量誤差
1.3.1測量誤差的來源與分類
1.3.2測量誤差的表示方法
1.3.3誤差的估計
1.3.4誤差的消除方法
1.4實驗數據處理
1.4.1測量讀數的處理
1.4.2實驗數據的處理方法
1.5常用基本電量和電路參數的測量方法
1.5.1電壓的測量
1.5.2輸入電阻與輸出電阻的測量
1.5.3電壓增益及頻率特性的測量
1.6電子電路的安裝、調試與故障排除方法
1.6.1電子電路的安裝
1.6.2電子電路的調試
1.6.3電子電路的故障排除方法
第2章常用電子儀器的原理與使用
2.1電子示波器的原理與應用
2.1.1示波器的組成及顯示波形的基本原理
2.1.2示波器電路的組成及工作原理
2.1.3電子示波器的主要技術指標和正確使用方法
2.1.4使用示波器測量電壓、相位、時間與頻率
2.2SS7804/7810型示波器的主要技術指標和使用方法
2.2.1SS7804型示波器的主要性能指標
2.2.2SS7804型示波器前面板各部件的作用及使用方法
2.2.3SS7810型示波器簡介
2.2.4SS7804/7810型示波器的屏幕字元顯示
2.2.5SS7804/7810型示波器的校準方法
2.2.6使用SS7804/7810型示波器測量電壓、相位、時間和頻率
2.3EE1642B1型函數信號發生器的原理與應用
2.3.1EE1642B1型函數信號發生器的組成及工作原理
2.3.2EE1642B1型函數信號發生器主要技術指標
2.3.3EE1642B1型函數信號發生器使用說明
2.3.4AFG310型任意函數波形發生器簡介
2.4DH1718 E4型雙路直流穩壓電源簡介
2.4.1概述
2.4.2電源的主要性能指標
2.4.3電源面板各部件的作用與使用方法
2.5GH4821型晶體管特性圖示儀簡介
2.5.1晶體管圖示儀的基本原理
2.5.2GH4821型晶體管特性圖示儀的主要技術指標
2.5.3GH4821型晶體管特性圖示儀的面板各部件的作用與使用方法
2.6SA1030型數字頻率特性測試儀的原理與應用
2.6.1概述
2.6.2SA1030型數字頻率特性測試儀的組成及工作原理
2.6.3SA1030型數字頻率特性測試儀的主要技術指標
2.6.4SA1030型數字頻率特性測試儀的前面板簡介
2.6.5SA1030型數字頻率特性測試儀的菜單操作
2.6.6SA1030型數字頻率特性測試儀的使用方法
2.7實驗常用電子儀器的使用與二埠網路參數的測量方法
第3章模擬電路基礎型實驗
3.1實驗1單管放大電路
3.2實驗2多級放大電路
3.3實驗3由集成運算放大器構成的負反饋放大電路
3.4實驗4增益自動切換的電壓放大電路
3.5實驗5波形產生電路
3.6實驗6RC有源濾波電路
3.7實驗7函數信號發生器電路
3.8實驗8集成功率放大電路
3.9實驗9555定時器的應用
第4章數字電路基礎型實驗
4.1實驗1與非門電路的測試
4.2實驗2簡單組合邏輯電路的設計
4.3實驗3鍵盤輸入電路的設計
4.4實驗4計數器電路實驗
4.5實驗5定時控制電路的設計
4.6實驗6交通指揮燈電路的設計
4.7實驗7掃描顯示電路的設計
4.8實驗8誤碼測試儀電路的設計
第5章電子電路的計算機輔助分析與設計
5.1概述
5.1.1電路CAD技術及工具
5.1.2電子電路CAD工具PSpice軟體簡介
5.2OrCAD PSpice軟體功能介紹
5.2.1電路基本特性的分析功能
5.2.2電路復雜特性的分析功能
5.3OrCAD PSpice的元器件及其模型參數
5.3.1OrCAD PSpice程序常用電路元器件
5.3.2OrCAD PSpice程序中常用半導體器件的模型參數
5.4使用 OrCAD Capture軟體繪制電路圖
5.4.1運行Capture軟體
5.4.2繪制電路原理圖
5.5OrCAD PSpice模擬分析
5.5.1OrCAD PSpice模擬分析的基本步驟
5.5.2OrCAD PSpice模擬分析的操作方法
5.6數字電路的模擬分析
5.6.1數字電路模擬分析的基本概念
5.6.2數字電路模擬實例
5.7數模混合電路的模擬分析
5.8電子電路的模擬實驗
5.8.1教學目的與要求
5.8.2實驗1單管共發射極放大電路
5.8.3實驗2有源負載差動放大電路
5.8.4實驗3多級放大電路
5.8.5實驗4由集成運放組成的多諧振盪電路
5.8.6實驗5直流穩壓電源
5.8.7實驗6兩位全減器電路
5.8.8實驗7十字路口交通信號燈控制電路
5.8.9實驗8序列碼產生電路
5.8.10實驗9十六進制加法計數器
第6章電子電路設計型實驗
6.1概述
6.1.1電子電路設計型實驗的意義和教學目的
6.1.2設計型實驗的主要教學環節
6.1.3電子電路設計中應注意的幾個問題
6.2設計型實驗的設計舉例
6.2.1實驗任務與要求
6.2.2設計分析與電路設計
6.2.3思考題
6.3實驗1負反饋放大電路
6.4實驗2產品分檔電路的設計
6.5實驗3壓控波形發生器
6.6實驗4密碼鎖電路
6.7實驗5搶答電路的設計
6.8實驗6彩燈電路的設計
6.9實驗7流水線產品統計電路設計
6.10實驗8A/D和D/A轉換器應用電路設計
6.11實驗9超聲波遙控電路的設計
第7章電子電路研究型實驗
7.1概述
7.1.1電子電路研究型實驗的意義和教學目的
7.1.2電子系統電路的設計與實現
7.1.3實驗的總結與交流答辯
7.2研究型實驗的分析設計舉例
7.2.1實驗任務和要求
7.2.2方案研究與電路設計分析
7.2.3電路實際運行現象研究和電路改進
7.3實驗1超聲波測距系統的設計
7.4實驗2超聲波測速系統的設計
7.5實驗3數字溫度計的設計
7.6實驗4量程自動切換的數字電壓表的設計
7.7實驗5簡易頻率特性測試電路的設計
7.8實驗6半導體器件參數測量電路的設計
7.9實驗7汽車踏板壓力測量儀電路的設計
7.10實驗8瓶裝液體灌裝機控制電路的設計
7.11實驗9簡易失真度測量電路的設計
7.12實驗10簡易低頻頻譜分析儀電路的設計
第8章可編程邏輯器件及其應用
8.1可編程邏輯器件FPGA/CPLD簡介
8.1.1FPGA/CPLD的基本結構
8.1.2FPGA/CPLD器件
8.1.3FPGA/CPLD的開發工具
8.2VHDL基礎
8.2.1VHDL的基本結構
8.2.2VHDL語言要素
8.2.3VHDL常用語句
8.2.4層次化設計
8.2.5結構體的三種描述方法
8.2.6VHDL設計範例
8.3可編程邏輯器件的開發工具QuartusII
8.3.1QuartusII基本設計流程
8.3.2QuartusII 設計示例
8.3.3LPM宏功能模塊應用
8.3.4嵌入式邏輯分析儀SignalTapII的使用方法
8.4FPGA實驗
8.4.1FPGA實驗的一般過程與要求
8.4.2實驗1多路選擇器的設計
8.4.3實驗21位十進制加減法運算器的設計
8.4.4實驗3乘法器的設計
8.4.5實驗4計數器的設計
8.4.6實驗5時鍾分頻電路的設計
8.4.7實驗6用狀態機實現簡單計算器
8.4.8實驗7VGA顯示控制器設計
8.4.9實驗8PS/2鍵盤介面控制器設計
第9章實驗用電路元器件
9.1常用電阻電容元件
9.1.1電阻器型號命名與識別方法
9.1.2電容器的型號命名與識別方法
9.2常用半導體器件
9.2.1常用半導體器件型號命名的國家標准
9.2.2常用二極體的型號及性能
9.2.3常用三極體的型號及性能
9.3幾種常用模擬集成電路簡介
9.3.1μA741通用集成運算放大器
9.3.2LM318 高速集成運算放大器
9.3.3μA348四通用集成運算放大器
9.3.4μA324四通用單電源集成運算放大器
9.3.5OP07集成運算放大器
9.3.6LF347集成運算放大器
9.3.7電壓比較器LM311
9.3.8音頻功率放大器LM386
9.3.9音頻功率放大器LM388
9.3.10音頻功率放大器LA
9.3.11四象限相乘器MC1496
9.3.12CMOS模擬開關4052
9.3.13CMOS模擬開關4066
9.3.14555、556 定時器電路
9.3.15集成三端穩壓器電路
9.4常用的數字集成電路簡介
9.4.1幾類常用數字集成電路的典型電參數
9.4.2常用的TTL數字集成電路功能及引腳圖
9.4.3常用CMOS數字集成電路引腳圖
9.5常用的顯示器件
9.5.1發光二極體
9.5.2字碼管
9.5.3發光二極體陣列顯示器
9.6A/D與D/A變換電路
9.6.1A/D轉換器ADC0804
9.6.2D/A轉換器DAC0832
9.7存儲器
9.7.1靜態隨機存取存儲器（RAM）6116簡介
9.7.2靜態隨機存取存儲器（RAM）2114簡介
9.8特殊器件
9.8.1發射/接收型超聲波感測器
9.8.2光電耦合器
9.8.3壓力感測器——應變式電阻感測器
9.8.4壓電陶瓷蜂鳴片
附錄A電子技術實驗學習機
A.1概述
A.2學習機的組成
附錄BGW48PK2 EDA/SOPC實驗開發系統
B.1GW48實驗系統的基本結構
B.2實驗電路結構圖
B.3GW48實驗系統默認設置
參考文獻

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