Как разработать систему ультразвукового датчика

Ультразвуковой датчик датчика в основном используется в области бесконтактного измерения. В настоящее время специальная ультразвуковая система для измерения расстояния трудно широко использовать в некоторых малых и средних приложениях из-за высокой стоимости. С разработкой автомобильной интеллекта необходимо разработать новые ультразвуковые датчики, которые могут измерить расстояние с более высокой точностью, а стоимость низкая. Однако из -за требований высокой точности обычный ультразвуковой датчик имеет сложную структуру и не может быть автоматически скорректирован в соответствии с различными средами, которые имеют высокую стоимость и плохую адаптивность. В этой статье представлена ​​разработка недорогого, высококвалифицированного цифрового дисплея ультразвукового датчика с одним чип-микрокомпьютером AT89C2051 в качестве ядра. Поскольку этот ультразвуковой датчик может проверить температуру окружающей среды и скорректировать себя, производительность стоимости лучше, чем некоторые существующие аналогичные продукты. Этот ультразвуковой датчик можно использовать в диапазоне температур 0 ~ 40 ℃, в диапазоне от 0,1 млн. До 0,3 м, с точностью 1 мм, поэтому его можно использовать в некоторых особых случаях, таких как парковка самообслуживания, умная подвеска и регулировка фар и т. Д.

Аппаратная конструкция ультразвукового расстояния

Принцип работы ультразвукового преобразователя из нержавеющей стали показан на рисунке 1. Система состоит из микрокомпьютера с одним чип-микрокомпьютером AT89C2051, ультразвуковой трансмиссии, приема усилителя, схемы получения температуры окружающей среды и цепи отображения. AT89C205L MCU является основным компонентом всей системы, координируя работу каждого компонента. Источник колебаний, контролируемый однохипным микрокомпьютером, генерирует частотный сигнал 40 кГц для управления ультразвуковым датчиком. Каждая передача содержит 10 импульсов. После передачи первого ультразвукового импульса счетчик начинает подсчитать. В тот момент, когда обнаруживается первое эхо -импульс, счетчик счетчиков, так что время от передачи до приема может быть получено; Схема получения температуры также посылает сбор данных температуры окружающей среды в микрокомпьютер с одним чипсом, чтобы обеспечить коррекцию скорости ультразвукового распространения при расчете расстояния. Наконец, одноцветный компьютер использует формулу для расчета расстояния измерения, которое отображается на дисплее. Последовательные порты RXD и TXD одноподобного микрокомпьютера соответственно подключены к RXD и TXD цепи отображения, чтобы сформировать последовательную статическую схему отображения; Таймер / счетчик T0 подключен к выходу преобразователя V / F, чтобы реализовать функцию сбора частоты; П1 7 Подключен к контролю в конце мультивибратора CMOS, через программное обеспечение, чтобы сделать выходной порт P1.7 высоким или низким уровнем, что контролирует передачу ультразвуковых волн; P1.6 контролируется с помощью диода переключения IN4L48, и подключен схема генерации эталонного напряжения терминала Comparator LM324, установив P1.6 на \"1 \" При передаче ультразвуковых волн выходной уровень может подавить переключение сравнительного, что сравнивает. который может эффективно подавлять ультразвуковые волны, испускаемые передатчиком, чтобы напрямую излучать в приемник и вызвать ошибочное обнаружение; После окончания передачи, p1.6 установлен на \"0 \" получено ли эхо. Схема ультразвуковой эмиссии и вождения производится генератором RC, состоящим из CD4011, а датчик температуры принимает AD590.

Измерение времени

Период ультразвукового сигнала, используемого при измерении времени, составляет 25 мкс, но требуется ультразвуковой источник сигнала, эквивалентный длине волны около 9 мм при 20 ° C. Чтобы обеспечить точность, требуется детектор длины волны. Источник ультразвукового сигнала состоит из генератора сигналов и цепи детектора с нулевым перекручением. Произвольный генератор сигналов состоит из 16-кидо EPROM, который может хранить произвольные формы волны, 16-битный счетчик для сканирования EPROM и ЦАП. Детектор с нулевым пересечением состоит из детектора порогового значения. Пороговое значение детектора является частью пикового значения полученного сигнала, так что детектор может сравнивать полученный сигнал в соответствии с эталонным нулевым потенциалом. Это позволяет обнаружить сигнал в области сигнала в наибольшей степени, тем самым минимизируя помехи шума.

Оптимальный результат в основном зависит от амплитуды выбранного эха. Чем ниже эхо, тем ниже амплитуда и тем меньше возможность помех путем связанной амплитуды шума. Лучший сигнал для использования в любых условиях зависит от фактического количества шума. Ультразвуковой датчик также имеет простую систему измерения шума. Система может оценить фактический шум, контролируя входной сигнал во время фазы без эха. Выход этой системы измерения шума может быть преобразован в условиях низкого, среднего и высокого шума.

Датчик температуры и автоматическая компенсация ошибок

Температура воздуха обнаруживается датчиком температуры и обрабатывается цепью. Он установлен в зонде, ошибка не превышает 1 ℃. Автоматическая компенсация ошибки может быть получена из простой аналоговой схемы, показанной на рисунке 2. V пропорциональна измеренному расстоянию.

Идеи дизайна программного обеспечения
Поскольку датчик ультразвукового передачи очень близок к ультразвуковому приемному датчику при передаче ультразвуковых волн, приемный ультразвуковой датчик получит сильный интерференционный сигнал. Чтобы предотвратить ошибочное определение системы, в программном обеспечении используется технология получения задержки в программном обеспечении для улучшения способности системы противоположных. Когда кнопка «Пуск» нажимается, отправляется команда для передачи ультразвуковых волн, и система управления начинает выполнять программу для завершения сбора температуры; Измеряется интервал времени отправки и получения ультразвуковых волн; Наконец, измеренное расстояние рассчитывается по программе численной обработки и отправляется на дисплей для дисплея. Системное программное обеспечение принимает модульный дизайн, который состоит из основных модулей, таких как основная программа, подпрограмма измерения расстояний, подпрограмма измерения температуры и подпрограмма отображения. Основная программная блочная диаграмма показана в.