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武裝機動平臺測距避障系統設計

作者: 時間:2011-02-27 來源:網絡 收藏


3 測距避障系統硬件電路設計
3.1 超聲波發射電路

超聲波發射電路如圖3所示。它由超聲波波形產生電路、功率放大電路和發射控制電路3部分組成。由于4組超聲波傳感器需要實現功能相同,電路基本一樣,只是控制電路端口改變,因此只對一組超聲波收發器的功能實現作介紹。選單片機的端口P1.0為控制信號線,控制觸發NE555時基振蕩電路產生頻率為40 kHz的方波信號,其振蕩頻率計算公式如式(1)所示。

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/172975.htm


由于發出的超聲波信號達不到用于測量所需的強度,且隨著測量距離的增加,超聲波在空氣中的損耗也不斷增加,經反射接收到的回波信號十分微弱,不利于從大量雜信號中提取出來。為了提高探測的準確性,在超聲波傳感器與NE555輸出端加上電壓放大電路,對產生的信號進行放大,提高方波信號的電壓值及強度,本系統的最大測距范圍為15 m,由于在軟件設計中使用了抗反射波直接被接收的限制,最近測距范圍為20 cm。
3.2 超聲波接收電路
超聲波接收電路如圖4所示。它由超聲波接收換能器、運算放大器、選頻電路及多路選通開關等部分組成。由于回波在接收傳感器經壓電效應產生的電壓信號是mV級,所以接收到的回波信號必須經放大電路放大后才能由下一級的選頻檢測電路處理。放大電路采用MC33202D集成運算放大器,第一級放大100倍,第二級放大10倍。選頻電路由音頻譯碼器LM567CN實現,其5、6腳外接的電阻和電容決定了內部振蕩器的中心頻率fo,fo≈1/(1.1R1C1)。當Input端接收到的信號中有接近LM567設定的頻率且具有一定幅值的回波時,LM567的輸出引腳OUTPUT
由高電平變為低電平,此低電平信號被連接到STC12C5412AD單片機的INT0引腳觸發中斷。STC12C5412AD單片機在發射超聲波時啟動定時器,
在中斷產生時關閉定時器,從而得到超聲波傳播的時間△t,計算武裝機動平臺與障礙物的距離。


3.3 溫度測量電路
超聲波在空氣中傳播時,大氣壓力、空氣的溫度、濕度等都影響其速度,其中空氣的溫度對超聲波聲速影響最大。為了得到更準確的超聲波聲速,本系統設計了溫度檢測部分對環境溫度進行檢測,以提高超聲測距精度。測量環境溫度時,直接以“一線總線”的數字方式傳輸,可以提高系統的抗干擾性。為此,本系統采用了DS18B20溫度傳感器檢測環境溫度,它具有結構簡單、體積小、功耗小、抗干擾能力強、使用簡單等優點。其溫度測量范圍為-55~125℃,測量分辨率為0.5℃,微處理器接口簡單,輸出為溫度值的9位(二進制)數據讀數。可方
便地實現超聲波聲速的溫度補償,從而提高測量的準確度。



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