So entwerfen Sie das Ultraschall -Sensor -Bereichssystem

Der Ultraschall-Rangierungs-Wandler wird hauptsächlich im Bereich der Nichtkontaktmessung verwendet. Gegenwärtig ist das spezielle Ultraschallsystem für die Entfernungsmessung aufgrund der hohen Kosten in einigen kleinen und mittleren Anwendungen schwierig zu verwenden. Mit der Entwicklung der Automobilintelligenz ist es erforderlich, neue Ultraschallsensoren zu entwickeln, die die Entfernung mit höherer Genauigkeit messen können, und die Kosten sind gering. Aufgrund der hohen Präzision weist der herkömmliche Ultraschallsensor jedoch eine komplizierte Struktur auf und kann jedoch nicht automatisch nach verschiedenen Umgebungen angepasst werden, was hohe Kosten und schlechte Anpassungsfähigkeit aufweist. In diesem Artikel wird die Entwicklung eines kostengünstigen, hochpräzisen digitalen Display-Ultraschall-Entfernungswandlers mit AT89C2051-Single-Chip-Mikrocomputer als Kern eingeführt. Da dieser Ultraschallsensor die Umgebungstemperatur testen und sich selbst anpassen kann, ist die Kostenleistung besser als einige vorhandene ähnliche Produkte. Dieser Ultraschallsensor kann im Temperaturbereich von 0 ℃ ~ 40 ℃ von 0,1 m und 0,3 m mit einer Genauigkeit von 1 mm verwendet werden, sodass er bei einigen besonderen Anlässen wie dem Parken von Selbstbedienung, intelligenter Suspension verwendet werden kann und Scheinwerfereinstellungen usw.

Hardwaredesign von Ultraschallabstandsmesswandler

Das Arbeitsprinzip des Ultraschallwandlers aus rostfreiem Stahl ist in Abbildung 1 dargestellt. Das System besteht aus AT89C2051 Single-Chip-Mikrocomputer, Ultraschallübertragung, Empfangsverstärkerschaltung, Umgebungstemperaturerfassungskreis und Anzeigekreis. AT89C205L MCU ist die Kernkomponente des gesamten Systems und koordiniert die Arbeit jeder Komponente. Die vom Einzelchip-Mikrocomputer gesteuerte Schwingungsquelle erzeugt ein Frequenzsignal von 40 kHz, um den Ultraschallsensor zu treiben. Jedes Getriebe enthält 10 Impulse. Nachdem der erste Ultraschallpuls übertragen wurde, beginnt der Zähler zu zählen. In dem Moment, in dem der erste Echo -Impuls erkannt wird, zählt der Zähler, sodass die Zeit von Übertragung zur Empfang erhalten werden kann; Die Temperaturerfassungsschaltung sendet auch die Umgebungstemperaturdatenerfassung an den Einzel-Chip-Mikrocomputer, um die Korrektur der Ultraschallausbreitungsgeschwindigkeit bei der Berechnung des Abstands zu ermöglichen. Schließlich verwendet der Single-Chip-Computer die Formel, um den Messabstand zu berechnen, der auf der Anzeige angezeigt wird. Die seriellen Ports RXD und TXD des Einzelchip -Mikrocomputers sind jeweils mit dem RXD und TXD der Anzeigekreis verbunden, um eine serielle statische Anzeigeschaltung zu bilden. Der Timer / Zähler T0 ist mit der Ausgabe des V / F -Konverters verbunden, um die Frequenzerfassungsfunktion zu realisieren. P1. 7 mit dem Steuerende des CMOS -Multivibrators verbunden über Software, um den P1.7 -Portausgang hoch oder niedrig zu machen, wodurch die Übertragung von Ultraschallwellen steuert. P1.6 wird durch eine Schaltdiode in4l48 gesteuert und die Referenzspannungserzeugungsschaltung des Vergleichs LM324 -Anschluss angeschlossen. Setzen Sie P1.6 auf \"1\" \". Wenn Sie Ultraschallwellen übertragen, kann der Ausgangspegel das Flipping des Vergleichs unterdrücken, das Vergleiche, Vergleiche,, Dies kann die vom Sender emittierten Ultraschallwellen effektiv unterdrücken, um sie direkt auf den Empfänger auszustrahlen und eine fehlerhafte Erkennung zu verursachen; Nach dem Ende der Übertragung wird p1.6 zu diesem Zeitpunkt auf \"0 \" gesetzt, indem der mit der Ausgabe des Komparators verbundene P1.2 121 gemäß dem Eingangszustand des P1.2 -Ports zu bestimmen ist, um zu bestimmen ob das Echo empfangen wird. Die Ultraschallemission und der Antriebskreis werden vom RC -Oszillator erzeugt, der aus CD4011 besteht, und der Temperatursensor nimmt AD590 an.

Zeitmessung

Die Periode des in der Zeitmessung verwendeten Ultraschallsignals beträgt 25 μs, aber eine Ultraschallsignalquelle entspricht einer Wellenlänge von etwa 9 mm bei 20 ° C. Um die Genauigkeit zu gewährleisten, ist ein Wellenlängendetektor erforderlich. Die Ultraschallsignalquelle besteht aus einem Signalgenerator und einer Null-Crossing-Detektorschaltung. Der willkürliche Signalgenerator besteht aus einem 16KByte-EPROM, der willkürliche Wellenformen, einen 16-Bit-Zähler für das Scannen von EPROM und einen DAC speichern kann. Der Null-Crossing-Detektor besteht aus einem Schwellenwertdetektor. Der Schwellenwert des Detektors ist Teil des Spitzenwerts des empfangenen Signals, so dass der Detektor das empfangene Signal gemäß dem Referenznullpotential vergleichen kann. Dadurch kann das Signal im Signalbereich in größtem Maße erkannt werden, wodurch die Geräuschstörungen minimiert werden.

Das optimale Ergebnis hängt hauptsächlich von der Amplitude des ausgewählten Echos ab. Je niedriger das Echo, desto niedriger die Amplitude und desto geringer die Möglichkeit einer Interferenz durch eine verwandte Rauschamplitude. Das beste Signal, das unter allen Bedingungen verwendet werden kann, hängt von der tatsächlichen Menge an Rauschen ab. Der Ultraschallsensor hat auch ein einfaches Rauschmesssystem. Das System kann das tatsächliche Rauschen durch Überwachung des Eingangssignals während der echofreien Phase abschätzen. Der Ausgang dieses Rauschmesssystems kann unter niedrigen, mittleren und hohen Rauschbedingungen umgewandelt werden.

Temperatursensor und automatische Fehlerkompensation

Die Lufttemperatur wird durch einen Temperatursensor erkannt und von der Schaltung verarbeitet. Es ist in der Sonde installiert, der Fehler überschreitet 1 ℃ nicht. Die automatische Kompensation des Fehlers kann aus der einfachen in Abbildung 2 gezeigten einfachen Analogschaltung abgeleitet werden. V ist proportional zum gemessenen Abstand.

Software -Design -Ideen
Da der Ultraschall -Übertragungssensor sehr nahe am Ultraschallempfangssensor liegt, erhält der Empfangs -Ultraschallsensor bei der Übertragung von Ultraschallwellen ein starkes Interferenzsignal. Um zu verhindern, dass das System eine Fehlschließung hat, wird in der Software die Verzögerungsempfangtechnologie eingesetzt, um die Anti-Interferenz-Fähigkeit des Systems zu verbessern. Wenn die Starttaste gedrückt wird, wird der Befehl zur Übertragung von Ultraschallwellen gesendet, und das Steuerungssystem beginnt, das Programm auszuführen, um die Temperatursammlung abzuschließen. Das Zeitintervall des Sendens und Empfangens von Ultraschallwellen wird gemessen; Schließlich wird der gemessene Abstand durch das numerische Verarbeitungsprogramm berechnet und an die Anzeige zur Anzeige gesendet. Die Systemsoftware übernimmt das modulare Design, das aus Hauptmodulen wie dem Hauptprogramm, dem Unterprogramm, dem Unterprogramm der Entfernung, dem Subprogramm der Temperaturmessung und dem Anzeige -Subprogramm besteht. Das Hauptprogrammblockdiagramm ist in gezeigt.