傳感與檢測技術(shù)課程設(shè)計
設(shè)計報告
項 目:帶溫度補償?shù)某暡y距系統(tǒng)設(shè)計
班 級:_______自141_______________
姓 名:______鄭*_______________
學(xué) 號:____1412*_____________
評定成績:____________________________
在日常生活和工業(yè)控制中,經(jīng)常會需要進(jìn)行位置監(jiān)控和距離測量,超聲波測距就是其中的一種方法,由于聲音的傳播速度和溫度有關(guān),因此,超聲波測距的精度受溫度影響比較大,要實現(xiàn)高精度的超聲波測距,須考慮溫度變化對聲速的影響,從而進(jìn)行必要的補償。本文以AT89S52 單片機為核心,設(shè)計了一種帶溫度補償?shù)某暡y距系統(tǒng)。系統(tǒng)包括單片機、超聲波發(fā)射及接收模塊、溫度補償模塊、信息顯示模塊。溫度補償模塊采用溫度傳感器DSl8B20 采集環(huán)境溫度,根據(jù)超聲波速度與溫度值的對應(yīng)關(guān)系及時修正波速,以糾正溫度的變化引起超聲波測距系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差。
In daily life and industrial control, often need to position control and distance measurement is one of the ways of ultrasonic ranging, due to the speed of sound and temperature, therefore, ultrasonic ranging accuracy is affected by temperature is relatively large, in order to achieve high precision ultrasonic ranging, must consider the influence of temperature change on the speed of sound thus, the necessary compensation. Based on the AT89S52 microcontroller as the core, designed a kind of ultrasonic ranging system with temperature compensation. The system consists of microcomputer, ultrasonic transmitting and receiving module, temperature compensation module and information display module. A temperature compensation module with temperature sensor D Sl8B20 collecting temperature, velocity correction in time according to the corresponding relationship between ultrasonic velocity and temperature, changes in temperature caused by the error correction of ultrasonic ranging system.
課題背景:
國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀:
課題設(shè)計要求:
具體要求為:
1)利用超聲波傳感器實現(xiàn)非接觸式測距,并用溫度傳感器進(jìn)行超聲波補償。要求學(xué)生在查閱各傳感器資料及其應(yīng)用方法的基礎(chǔ)上,設(shè)計出硬件結(jié)構(gòu)圖。
2)掌握根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)圖設(shè)計并繪制硬件電路圖,并搭建、安裝和制作硬件。
3)掌握利用各種儀器設(shè)備,如萬用表、示波器等,對硬件進(jìn)行調(diào)試的基本方法
4)記錄實驗數(shù)據(jù),采用數(shù)據(jù)處理方法和相關(guān)軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并加以分析,與真實數(shù)據(jù)結(jié)果對比,得出有意義的結(jié)論。
二、整體方案設(shè)計系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)框圖:
方案一:
系統(tǒng)工作原理和功能:
方案二:
系統(tǒng)工作原理和功能:
超聲波時序圖如下:
1)溫度傳感器DS18B20
HC-SR04模塊的引腳圖如圖所示:
Vcc、 Trig(控制端)、 Echo(接收端)、 Gnd,工作原理如下:
(1)采用IO 觸發(fā)測距,給至少10us 的高電平信號;
(2)模塊自動發(fā)送8 個40khz 的方波,自動檢測是否有信號返回;
(3)有信號返回,通過IO 輸出一高電平,高電平持續(xù)的時間就是
(4)超聲波從發(fā)射到返回的時間.測試距離=(高電平時間*聲速)/2;
四、硬件電路設(shè)計整體硬件設(shè)計原理圖如下圖所示:
1)溫度測量模塊
五、軟件設(shè)計及仿真調(diào)試
改變回響信號頻率或改變溫度值,測得的距離也將不同,如下圖所示:
增大回響信號頻率,顯示結(jié)果如下:
增大溫度值,顯示結(jié)果如下:
同時還可以用示波器觀察發(fā)射信號和回響信號波形,如下圖所示:
圖中黃色的代表發(fā)射信號脈沖(20us左右),紅色代表回響信號波形。
最后做出的硬件調(diào)試結(jié)果如圖所示:左邊顯示的是補償前的距離,右邊顯示的是補償后的距離
六、設(shè)計總結(jié)及改進(jìn)思路
1)系統(tǒng)技術(shù)特點:
2)技術(shù)層面的改進(jìn):
為期將近三天的傳感及檢測課程設(shè)計,在克服一個又一個困難的過程中,鞏固了我們所學(xué)的理論知識,還培養(yǎng)我的實際動手能力,還培養(yǎng)我們在實際的工程設(shè)計中查閱專業(yè)資料、工具書或參考書,掌握工程設(shè)計手段和軟件工具,并能用設(shè)計報告表達(dá)設(shè)計思想和結(jié)果的能力。
這次課程設(shè)計不僅培養(yǎng)了我的設(shè)計思想和仿真及編寫程序的能力,更檢驗了我對本門課學(xué)習(xí)的情況,培養(yǎng)我們嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度。過程中我通過集體討論設(shè)計方法、設(shè)計步驟等問題,使我感受到團隊合作的重要性。真正做到理論聯(lián)系實際,提高動手能力和分析問題、解決問題的能力,并能用設(shè)計報告表達(dá)設(shè)計思想和結(jié)果的能力正是我們這次課程設(shè)計的目的。
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