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超声波传感器应用

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  乖乖图库118黑白图,超声波传感器应用_工学_高等教育_教育专区。自动检测与转换技术 项目名称:超声波传感器的应用 专 班 姓 业:电子信息工程技术 级:信息 3091 名:李 龙 授课老师:张玲娜 科技进步使得今天的超声波传感器坚固耐用并有着精确的感应能力 织梦好,好织梦

  自动检测与转换技术 项目名称:超声波传感器的应用 专 班 姓 业:电子信息工程技术 级:信息 3091 名:李 龙 授课老师:张玲娜 科技进步使得今天的超声波传感器坚固耐用并有着精确的感应能力, 这些新技术使得超 声波传感器可以更加简单、灵活,性价比更高。这些新增的特性拓展了一个新的应用领域, 完全超越了传统的超声波传感器的应用。 现在的超声波传感器提供给了机械设计师, 在工业 领域发现了一个新的、极具创造性的解决方案。 数年前在传感器技术领域, 超声波传感器一直是备用的选择, 设计师只有在其他的传感 技术无法工作的时候才会选择超声波技术, 一般发生在检测透明物体, 长距离的感应或者是 当目标颜色改变时的才会采用这种技术。 新技术的应用使得今天的超声波传感器能经受得住恶劣环境的考验,比如有 IP67 和 IP69K 防护等级的超声波传感器可以应用于潮湿的环境中;传感器内建温度补偿电路,在正 常或者变化的操作状态时,当有明显的温度变化,由温度补偿电路进行校对;Teflon 型号 的超声波传感器的表面有一种特殊涂层可以用来抵御有害化学物质的侵蚀; 先进的过滤电路 可以让超声波传感器屏蔽现场干扰; 新型传感器感应头有着更强的自我保护能力, 可以抵御 物质损害,适应比较脏乱的环境等。 一. 超声波传感器的易用性 新一代超声波传感器的一个显著特性就是使用更加简单,这包括了按钮的设置、DIP 开 关编程和一些多重程序的选择。 其开关按钮完全内嵌于传感器装置中, 这使得调整安装传感器距离的远近非常容易, 把 目标物放在传感器前再按下按钮是一件很简单的事情。 这种传感器可以自动掌握窗口的大小 和距离的远近。方便安装意味着同样的传感器可以适应很多不同的应用。 DIP 开关的编程方式意味着可以为某些特殊的应用而定制一个简单的传感器,这些个性 化的特性包括响应时间、输出类型、开关量和模拟量选择以及用于物位/液位控制的特别设 定。 超声波传感器一般在单个传感器中都包含多种输出类型, 具有两路开关量输出型号可以 用一个传感器同时感应两个不同距离的物体, 而同时拥有一路开关量输出和一路模拟量输出 的型号的传感器即可用于测量有提供警报输出。 以上这些特性使得超声波传感器与其他技术的传感器相比, 使用更加灵活, 更具选择性。 二. 使用超声波传感器的基本原则 超声波传感器是利用传感器头部的压振陶瓷的振动, 产生高频的人耳听不见的声波来进 行感应的,如果这声波碰到了某个物体,传感器就能接收到返回波。传感器通过声波的波长 和发射声波以及接收到返回声波的时间差就能确定物体的距离。 比较具有代表性的, 一个传 感器可以通过按钮的设定来拥有近距离和远距离两种设定, 无论物体在那一种界限里, 传感 器都可以检测到。例如:超声波传感器可以安装在一个装液体的池子上,或者是一个装小球 的箱子上,向这个容器发出声波,通过接收到返回波的时间长短就能确定这个容器是满的、 空的或者是部分满的。 超声波传感器还有使用的是独立的发射器和接收器的型号, 当检测缓慢移动的物体或者 在潮湿环境中应用时,这种对射示的超声波传感器就非常适用。在检测透明物体、液体,检 测光滑、粗糙、有光泽的半透明材料等物体表面,以及检测不规则物体时,超声波传感器都 是首选。超声波传感器不适用的情况有:户外、极热的环境、有压力的容器内及有泡沫的物 体。 三. 超声波传感器选型要点 1. 范围和尺寸 被检测的物体的尺寸大小会影响超声波传感器的最大有效范围, 传感器必须探测到一定 级别的声波才能被激励输出信号, 一个较大的物体可以将大部分声波反射给传感器, 所以传 感器可以在它的最大限度内对此物体进行感应, 而一个小物体只能反射很少的声波, 这样就 明显地减小了感应的范围。 2. 被测物 能运用超声波传感器进行检测的最理想的物体应该是大型、平坦、高密度的物体,垂直 放置面对着传感器感应面。 最难检测的是那些面积非常小, 或者是可以吸收声波的材料制作 的,比如泡沫塑料,或者是角面对着传感器的。一些比较困难被检测的物体可以先对物体的 背景表面进行示教,再对放在传感器和背景之间的物体作出反应。 用于液体测量时需要要液体的表面垂直面对超声波传感器,如果液体的表面非常不平 整,那么传感器的响应时间要调的更长一些,它会将这些变化做个平均,可以比较固定的读 取。 在 Retrosonic 模 式 下 使 用 超 声 波 传 感 器 使 得 探 测 不 规 则 物 体 也 成 为 可 能 , 在 Retrosonic 模式下,超声波传感器可以先探测一个平整的背景,如一面墙,当任何物体通 过传感器和墙之间的时候,就会阻碍声波,传感器感应到了中断,便会意识到出现了物体。 3. 振动 无论是传感器本身还是周围机械的振动, 都会影响距离测量的精确度。 这时可以考虑采 取一些减震措施,例如:用橡胶的抗震设备给传感器做一个底座,可以减少振动,用固定杆 也可以消除或者最大程度的减少振动。 4. 衰减 当周围环境温度缓慢变化的时候, 有温度补偿的超声波传感器可以做出调整, 但是如果 温度变化过快,传感器将无法做出调整。 5. 误判 声波可能会被附近的一些物体反射,比如导轨或者固定夹具,为了确保检测的可靠性, 必须减少或者排除周围物体对声波反射的影响, 为了避免对周围物体的错误检测, 许多超声 波传感器都有一个 LED 指示器来引到操作人员进行安装,来确保这个传感器被正确的装好, 减少出错的风险。 四. 超声波传感器的典型应用举例 超声波传感器曾经被认为操作太过困难或者过于昂贵,但随着成本的降低和运用的方 便, 越来越多的机械设计师在设计机器时已经将超声波传感器融入进去。 超声波传感器的工 业应用领域包括探测填充状况、探测反光物体和物质、控制环绳的膨胀和测量距离。图 1 至图 4 是几个应用实例。 超声波清洗机 1.1 超 声 波 清 洗 的 原 理 和 特 点 图1是超声波清洗的原理图,换能器将超声频电能转换成机械振动并通过清洗槽壁向盛在槽 中的清洗液辐射超声波。 存在于液体中的微气泡(称为空化核)在声波的作用下振动, 当声压 或声强达到一定值时,气泡迅速增长,然后突然闭合。在气泡闭合时,产生冲击波,在气泡 周围产生10 一10 Pa的压力及局部高温,这种物理现象称为超声空化。空化所产生的巨大压 力能破坏不溶性污物而使它们分散于溶液中。 蒸汽型空化对污垢层的直接反复冲击, 一方面 破坏污物与清洗件表面的吸附, 另一方面也会引起污物层的疲劳破坏而脱离。 气体型气泡的 振动对固体表面进行擦洗,污层一旦有缝可钻, 气泡还能“钻入” 裂缝作振动, 使污垢脱落。 由于空化作用, 两种液体在界面迅速分散而乳化, 当固体粒子被油污裹着而附在清洗件表面 时,油被乳化,固体粒子自行脱落。超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压,冲击清 洗件, 同时由于非线形效应会产生声流和微声流, 而超声空化在固体和液体界面上会产生高 速的微声流,所有这些作用能够破坏污物,除去或削弱边界污层,增加搅拌、扩散作用,加 速可溶性污物的溶解,强化化学清洗剂的清洗作用。 图 1 超声波清洗机原理图 由此可见,凡是液体能浸到声场存在的地方都有清洗作用,而且清洗速度快、质量高,特别 适合于清洗件表面形状复杂,如空穴、狭缝等的细致清洗,易于实现清洗自动化。对一般的 除油、防锈、磷化等工艺过程,在超声波作用下只需两三分钟即可完成,其速度比传统方法 可提高几倍到几十倍, 清洁度也达到高标准。 在某些场合下可以用水剂代替有机溶剂进行清 洗,或降低酸碱的浓度。对于一些有损人体健康的清洗,如清洗放射性污物可以实现遥控和 自动化清洗。超声清洗也有其局限性,例如对声波反射强的材料如金属、陶瓷和玻璃等清洗 效果好,而对声波吸收大的材料如布料、橡胶以及粘度大的污物清洗效果差。 1.2 超 声 波 清 洗 机 的 结 构 和 参 数 设 定 (1)超声波清洗机结构设计 超声波清洗机主要由超声波发生器、超声换能器和清洗槽组成,其结构如图1。超声波发生 器将50Hz的交流电转换成超声频电振荡信号后, 通过电缆输送给超声换能器。 清洗槽是盛放 清洗液和被清洗零部件的容器。 (2)参数设定 为了实现超声波清洗的高效率,应当选择最佳的声强、频率及清洗槽声场分布等参数。工作 频率选在20—50kHz之间。低频声波的空化气泡大、数量少,易于清洗较粗糙物品。高频声 波空化气泡小、数量多,易于清洗精细且形状复杂的物品。本超声波清洗机用于清洗较粗糙 的生活用具,所以采用低频20kHz。清洗液采用碳氢清洗液,碳氢清洗液具有以下特点:清 洗性能好,蒸发损失小,无毒,材料相容性好,不破坏环境,价格便宜。 2.1 超 声 波 发 生 器 的 选 择 。 超声波发生器也称作超声电源, 它是一种用以产生超声频电能并向超声换能器提供的 装置。按照所采用的工作原理,可以把超声波发生器分为模拟电路和数字电路两大类。模拟 电路超声波发生器又分为振荡一放大型和逆变型两种。 本设计采用振荡一放大型超声波发生 器,其结构框图如图 2 所示。它是一个带有振荡电路的放大器,由振荡、放大、匹配电路和 电源组成。振荡器产生一定频率的信号,放大器将其放大到一定的功率输出。达到最佳负载 值,通过输出变压器进行阻抗匹配,并通过功放输出 振荡器 放大器 匹配器 超声换能器 电源 图 2 振荡-放大型超声波发生器结构框图 振荡条件: 从结构上看,正弦波振荡器就是一个没有输入信号的、带选频网络的正反馈放大器。图 3 表示接正反馈时放大器在输入信号 X 1 =0 时的方框图,简化下得图 4。由图 4 可知,如果 在放大器输入端 1 外接一定频率,一定幅度的正弦波信号 Xa,经过基本放大器和反馈网络 所构成的环路输出后,在反馈网络的输出端 2 得到反馈信号 Xf 与 Xa 在大小和相位上都一 致,则可以除去外接信号 Xa,将 1、2 两端连接在一起(如图中虚线所示)而形成闭环系统, ? ? 其输出端可继续维持与开环时一样的输入信号,即 X f = X a 。 ? ? AF 和 =AF=1 振幅平衡条件 ? a + ? f =2n π n=0,1,2,3…… 相位平衡条件 这两个式子是正弦波振荡器产生持续振荡的两个必要条件。 振荡器的振荡频率 f 0 是由相位 平衡条件决定的。一个正弦波振荡器只在某一个频率下满足相位平衡条件,这个频率就是 ? ? f0,这就是要求在 环路中包含一个具有选频特性的网络。它可以设置在放大器 A 中, 也可以设置在反馈网络 F 中,它可以用 R、C 元件组成,也可以用 L、C 元件组成。欲使振荡 ? ? >1 的条件。这样在接通电源后,振荡器就可以自行 器能自行建立振荡,就必须满足 起振,最后趋于稳态平衡。 2.2 超 声 波 振 荡 器 设 计 AF AF 由于 TL494 价格便宜而且性能优越, 设计采用由开关稳压块 TL494 构成的振荡器。 振荡器电 路见图 5 图 5 振荡器电路图 将 TL494 的 5 脚(CT)和 6 脚(RT)接定时元件电阻 R 和电容 c,即可起振,振荡器工作频率由 1 下式决定: = ( HZ ) ?6 ?6 ?1 H Z 由上公式得 × 10 由于频率选为 20k 0.817 RC + 1.42RC=0.5958× 10 S ,振荡器输出方波的占空比是换能器 产生的超声波强度的决定因素。 通过给 TL494 的 4 脚加以一定的直流电压就可实现占空比调 整。定时元件由电容 C、电阻 R1 和电位器 R2 构成,调节电位器 R2 即可实现频率的调整。 本机供电电源为 12V,采用的是推挽工作方式。电阻 R3(10kQ)和电位器 R4(10kQ)构成分压 电路,死区时间控制端的电位应界于 2.5~5V 之间。调节电位器 R4 亦可实现超声波的强度 调节。 2.3 超 声 波 放 大 器 设 计 f (1)超声波放大器的选择 超声波放大器的作用是将振荡信号放大至所需电平。放大部分可以是单级的,也可以是 多级的,主要看输出功率的需要。早期的超声波发生器使用电子管做放大器件,现在则普遍 采用晶体管(三极管、场效应管和 IBGT 器件) 。近年来越来越多的厂家采用功率集成电路做 超声波发生器的放大器件。目前工业上广泛使用的超声波发生器基本上被晶体管电路垄断。 与电子管发生器相比,晶体管发生器的优点在于体积小、重量轻、效率高。但从另一方面讲 由于受到方向击穿电压、最大集电极电流、最大集电极耗散功率参数的限制,通常一对晶体 管的最大输出功率只能达到百瓦级。 要提高晶体管发生器的输出能力, 除了有赖于高性能器 件外,还必须采用高效率的电路。传统的甲类、乙类、丙类放大器是把有源器件作为电流源 工作。在这些放大器中,晶体管工作在伏安特性曲线的有源区。集电极电流受基极激励信号 控制作相应变化。 (2)低压驱动电路 本机采用高压小电流功放电路,由两只三极管和耦合变压器构成,见图 6。为了避免两只功 放管同时导通,导致内部功耗增加,两管的导通时间必须错开,使它们在交替工作时有一段 同时截止的时间。为此,三极管 P1 和 P2 对振荡器的输出作反相处理,三极管选用 PNP 型的 8550。低压驱动电路所用的电源是直流 12V,而功放电路的电源是交流 220V,在三极管后加 入一个耦合变压器,完成高低压隔离的任务。 图 6 低压驱动电路图 (3)功放匹配电路功放电路 如图 7 所示。电路由两个 VMOS 功率场效应管 2SK791 构成。具有线性度高、频率响应好、开 关速度快等优点,是理想的开关元件。但其关断特性在电流小时并不理想,下降沿有拖尾。 2.4 高 频 驱 动 和 匹 配 电 路 超声发生器与一般放大器的一个重要区别在于它的匹配电路部分。一般放大器与负载 之间的匹配只牵涉到阻抗变换, 而超声波发生器与负载之间的匹配则除了阻抗变换之外, 还 有一项很重要的内容—调谐, 即选用一定值的阻抗元件, 使之在工作频率上与负载中的电抗 成分谐振。只有在同时进行了阻抗变换和调谐之后,整个系统才算是达到了匹配,换能器才 能正常工作。 高频驱动和匹配电路如图 8 超声波清洗机中的匹配电路是将发生器输出的电能送往换能器的通道。 匹配电路虽然结 构简单(通常只有一个匹配电感),却具有重要作用。相同型号的清洗机,匹配调得好的清洗 效果好;匹配调得差的则清洗效果差。对同一台机器而言,如果工作一段时间后清洗效果变 差,或者换能器经过更换,都需要重新调整匹配。与一般电子设备的匹配有所不同,超声清 洗机的匹配除了要解决变阻问题(即变换负载的阻值,使之与发生器的最佳负载值相等)外, 还要解决调谐问题,即用匹配电感的感抗抵消换能器的容抗,使换能器呈纯阻性。技术人员 通常是根据各自的经验进行匹配。例如,有人在改变清洗槽水位时观察电流的变化,如果电 流变化处于一定范围之内,同时管子不发热,空化声强,便认为匹配已调好。也有人让机器 空载时稍,微呈电感性,而在加载后转变为纯阻状态。这些经验都是适用的。但在已有经验 的基础上,再掌握匹配的原理,就可以在匹配时有的放矢,更加主动,从而收到事半功倍的 效果。 3.1 换 能 器 的 选 择 用于超声清洗的换能器有两种类型.一是磁致伸缩换能器,另一种是压电换能器,磁致 伸缩换能器这种换能器的电声效率比较低.而且金属镍材料价格昂贵,制造工艺复杂,所以 目前很少采用。还有一种用铁氧体材料做成的磁致伸缩换能器,虽然其电声效率比较高,但 机械强度低,所能承受的电功率容量小,因而目前我国也很少应用。 目前我国主要采用压电换能器,因为这种换能器的电声转换效率高.原材料价格便宜, 而且便于制造不同的结构,以适应不同的清洗要求。压电换能器又有很多种如圆柱形、喇叭 形等。经过对比最后确定选用喇叭形夹心压电换能器作为此次的换能器。 换能器是用来进行能量转换的器件, 是将一种形式的能量转换为另一种形式的能量的装 置。在声学研究领域中,换能器主要是指电声换能器,它能实现电能和声能之间的 3.2清洗槽的设计 3.2清洗槽的设计 清洗槽由内槽和外壳组成.内槽的外表面(一般在槽底外表)粘结超声换能器,槽内盛清 洗液.槽一般用耐腐蚀的不锈钢板制成,过于厚会影响声的辐射.槽的内壁,尤其是粘有换 能器的辐射板要平整抛光,不能有伤痕,否则易产生空化腐蚀,缩短使用寿命.为避免被清 洗工件直接与槽壁板接触而划伤,一般用镂空吊篮(网篮)或支架将清洗件悬吊在清洗液 中. 网篮的骨架应尽可能地小而轻, 一般用不锈钢丝编成或用其它反射声良好的材料做成. 结 构上要使超声波受阻小而清洗液易于流动. 内槽的尺寸要根据清洗件的大小和形状而定. 清 洗件的总表面积不应大于内槽的体积. 粘有换能器的辐射板(如槽底板)所承受的电功率强度 一般低于1.5 W/cm2(用压电换能器时.大多数应在0.5~1 w/cm2之间).过高的强度会 加速辐射板表面的空化腐蚀, 同时由于过剧烈的空化所产生的气泡会影响能量传递, 使远离 辐射面的液体空间声强变弱而达不到均匀清洗的目的. 在普通的清洗槽中, 由于液面的反射, 在清洗槽中会产生的驻波, 使得在液体空间有些区域声压最小(波节处), 有些地方声压最大 (波腹处)而造成清洗干净程度不均匀.为减少驻波的形成,有时清洗槽的形状要特别设计, 或采取其他措施,例如扫频工作方式.清洗件在槽中的排列要有一定的间隔,而最窄小的面 应朝向换能器的辐射面,以免妨碍声辐射到整个清洗槽空间 内槽尺寸为400×360×200mm,超声波功率为500瓦;外槽尺寸为420×490×380mm;超声 波发生器电路箱为224×100×135mm,由六个直径为4.5毫米的螺纹固定。 超声波测距电路设计 超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的 测量, 如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现由于超声波指向性强, 能量消耗缓 慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等 都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时 控制, 并且在测量精度方面能达到工业实用的要求, 因此在移动机器人的研制上也得到了广 泛的应用。 为了使移动机器人能自动避障行走, 就必须装备测距系统, 以使其及时获取距障碍物的距离 信息(距离和方向)。本文所介绍的三方向(前、左、右)超声波测距系统,就是为机器人 了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。 一. 超声波测距原理 1. 超声波发生器 :为了研究和利用超声波,人们已经设计和制成了许多超声波发生器。 总体上讲,超声波发生器可以分为两大类:一类是用电气方式产生超声波,一类是用机械方 式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等;机械方式有加尔统笛、液哨 和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同,因而用途也各不相 同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。 2.压电式超声波发生器原理 :压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作 的。超声波发生器内部结构如图 1 所示,它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外 加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生共振,并带动共振 板振动,便产生超声波。反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波时,将压 迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。 3.超声波测距原理 :超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时, 超声波在空气中传播, 途中碰到障碍物就立即返回来, 超声波接收器收到反射波就立即停止 计时。超声波在空气中的传播速度为 340m/s,根据计时器记录的时间 t,就可以计算出发 射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2 图 1 超声波传感器结构 这就是所谓的时间差测距法。 二. 超声波测距系统的电路设计 图 2 超声波测距电路原理图 本系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计 时,单片机选用 8751,经济易用,且片内有 4K 的 ROM,便于编程。电路原理图如图 2 所 示。其中只画出前方测距电路的接线图,左侧和右侧测距电路与前方测距电路相同,故省略 之。 1.40kHz 脉冲的产生与超声波发射 :测距系统中的超声波传感器采用 UCM40 的压电陶 瓷传感器,它的工作电压是 40kHz 的脉冲信号,这由单片机执行下面程序来产生。 puzel: mov 14h, #12h;超声波发射持续 200ms here: cpl p1.0 ;输出 40kHz 方波 nop ; nop ; nop ; djnz 14h,here; ret 前方测距电路的输入端接单片机 P1.0 端口,单片机执行上面的程序后,在 P1.0 端口输出 一个 40kHz 的脉冲信号,经过三极管 T 放大,驱动超声波发射头 UCM40T,发出 40kHz 的脉冲超声波,且持续发射 200ms。右侧和左侧测距电路的输入端分别接 P1.1 和 P1.2 端 口,工作原理与前方测距电路相同。 2.超声波的接收与处理 :接收头采用与发射头配对的 UCM40R,将超声波调制脉冲变为 交变电压信号,经运算放大器 IC1A 和 IC1B 两极放大后加至 IC2。IC2 是带有锁定环的音 频译码集成块 LM567,内部的压控振荡器的中心频率 f0=1/1.1R8C3,电容 C4 决定其锁定 带宽。调节 R8 在发射的载频上,则 LM567 输入信号大于 25mV,输出端 8 脚由高电平跃 变为低电平,作为中断请求信号,送至单片机处理。 前方测距电路的输出端接单片机 INT0 端口,中断优先级最高,左、右测距电路的输出通过 与门 IC3A 的输出接单片机 INT1 端口,同时单片机 P1.3 和 P1.4 接到 IC3A 的输入端,中 断源的识别由程序查询来处理,中断优先级为先右后左。部分源程序如下: receive1:push psw push acc clr ex1 ;关外部中断 1 jnb p1.1, right ;P1.1 引脚为 0,转至右测 距电路中断服务程序 jnb p1.2, left ;P1.2 引脚为 0,转至左测距 电路中断服务程序 return:SETB EX1;开外部中断 1 ? ajmp? return 3.计算超声波传播时间 :在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器 T0,利用定时 器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。 当收到超声波反射波时, 接收电 路输出端产生一个负跳变,在 INT0 或 INT1 端产生一个中断请求信号,单片机响应外部中 断请求,执行外部中断服务子程序,读取时间差,计算距离。其部分源程序如下: RECEIVE0:PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ;关外部中断 0 ? MOV R7, TH0 ;读取时间值 pop? acc pop? psw reti right: ...? ;右测距电路中断服务程序入 口 ? ajmp? return left:... ;左测距电路中断服务程序入口 MOV R6, TL0? CLR C MOV A, R6 SUBB A, #0BBH;计算时间差 MOV 31H, A ;存储结果 MOV A, R7 SUBB A, #3CH MOV 30H, A? SETB EX0 ;开外部中断 0 POP ACC? POP PSW RETI 三.超声波测距系统的软件设计 软件分为两部分,主程序和中断服务程序,如图 3(a)(b)(c) 所示。主程序完成初始化 工作、各路超声波发射和接收顺序的控制。 定时中断服务子程序完成三方向超声波的轮流 发射,外部中断服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。 四.结论 对所要求测量范围 30cm~200cm 内的平面物体做了多次测量发现,其最大误差为 0.5cm, 且重复性好。可见基于单片机设计的超声波测距系统具有硬件结构简单、工作可靠、测量误 差小等特点。因此,它不仅可用于移动机器人,还可用在其它检测系统中。 结束语 超声波传感器在工业上的应用正快速发展,这项曾经十分昂贵而且精准度不高的技术如今 已经变得简单易用, 精度高且费用低廉。 超声波传感器已经成为一个常规设备在过程控制中 提高产品的质量,应用在检测次品、确认出现或者消失和其他一些领域。这种传感器同样可 以提高生产力,它可以减少废料,避免由于零件损坏造成的停工。未来在此项技术领域内此 类产品的发展仍将延续这种趋势,这是一项挑战,但是已经在工业领域内达成共识,那就是 超声波传感器在所有的制造领域内, 包括质量控制、 过程控制和检测, 具有极大的发展潜力。 14

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