基于红外通信技术的超声波测距方法 毕业论文外文翻译.doc

外文文献中文译文基于红外通信技术的超声波测距方法chenliang 吴肖陈电子信息工程系南京大学信息科学与技术南京 210044，中国摘要将超声波测量系统、无线通信技术和超声波测量技术结合在一起开发一种基于红外通信技术超声波距离测量系统，从而实现远程控制。我们对整个系统的硬件 电路和几个关键技术进行讨论，其中包括换能器的结构和参数 选择，相应的系统电路的设计。系统是由主机和从机组成。从机部分是由超声波发射器，红外线通信的组成模块和单片机构成。主机部分是由主控单片机，超声波接收电路， 液晶显示电路和红外线通信模块组成。主机和从机部分通过红外线通信模块传输数据。at89s52单片机作为系统的主控单元同时zhx1010红外通讯芯片作为无线数据传输。该系统具有成本低廉，实施方便，易于使用，传输数据方便，灵活和可靠， 性能稳定。 关键词：红外通讯;超声波;距离 测量;无线通信; at89s52 一 介绍利用超声波特性为我们日常生活服务，这已是我们生活中的一个重要组成部分。超声波有很多特性，比如方向性强，能量衰减慢，传播距离远，在一些介质中几乎不会衰减，因此它常常用于测距，例如汽车倒车系统1。当利用超声波测量时，用单片机进行超声波测距系统设计更为方便并且可以满足工业上对精度的要求。随着科学技术的飞速发展，超声波测距技术的应用将会变得越来越广泛。对于超声波测距技术的要求将会转向高精度定位，高指向性的方向以满足不断增长的社会需求。对于超声波测距技术将来的定位是与智能自动化技术相融合，最终实现其创造性的发展。测距指标将会在不同的角度扮演一个重要的角色2-4。由计算机通信技术构成的计算机网络技术已被广泛应用于许多领域。在许多运用单片机的系统中，常常用无线通信技术实现对信息和数据的管理，从而实现远程控制功能。作为计算机技术和通信技术的一个分支，红外通信技术以低成本、控制方式简单、使用方便，传输性能高度可靠的特点成为一种较为 常见的通信手段。作为一种短程通信技术，红外通信技术已经广泛应用于供应链接管理5-7中。本文首先详细介绍红外通信技术和在超声波测量技术中的应用。我们通过对两套自主设计的无线数据传输系统的组合进行测距技术的扩展，从而实现在中短距离上用超声波进行测量，并将数据传输到主机中。这表明用超声波测距系统实现远程控制是现实可行的。二 系统在本文中，我们设计了一种基于红外通信技术的超声波测距系统。其主要成果是用红外通信技术得到数据和测量结果。系统包括以下几个部分：超声波电路，回波接收电路，数字显示电路，报警电路，红外无线通信电路和单片机处理器。从单片机芯片中发出的信号经过超声波发射电路放大输出超声波传感器，利用超声波在空气中传播以及固体对超声波的反射特性实现定向播，并接收发出的超声波信号的反射信号，根据超声波回波的发送和接收时间差以及声音传播速度，计算出传播距离。当测量时，传感器和被测物体没有直接接触，并能清楚稳定显示测量的结果。三 硬件由于整个系统设计基于数据处理，可以实时控制，选择了基于微控制器的系统，故电路设计不仅仅简单，低成本，低功耗，而且能够极大地减小整个系统的尺寸。本设计选用atmel公司的at89s52单片机。他是8位的cmos单片机，具有低功耗高性能的优点。它的功能有许多，例如：具有特殊应用的16位定时/计数器。它与标准的80c51单片机指令和单片机引脚兼容，并且该系统集成了8位中央处理器和isp闪存定位。它可以凭借自己的高性价比为许多嵌入式控制系统8,9提供解决问题的方案。在超声波测距系统中，对于传感器的选择十分重要。超声波传感器是利用了压电效应并且通常是由压电陶瓷材料制成的。超声波在空气中传播会产生衰减，而衰减的程度与电平和频率直接成正比，并且频率越高分辨率越高。因此，在测量短距离是应选择产生高频率的传感器，在测量远距离时使用低频率的传感器。因为一个超声波传感器只有发射或接收功能，所以，只有利用一对传感器分别实现发射和接收超声波信号功能来实现测距需要。通常我们选用超声波传感器型号为t-40。超声波发射电路为传感器提供脉冲信号。超声波则是由软件方法代为生成。单片机的p1.0端口产生40khz的方波信号经过反向后输出给超声波换能器的一个电极，而另一个则通过两级反向输出给超声波换能器的另一端。这种推挽方式产生的方波信号将被加载在超声波换能器的两端，这将提高超声波的发射强度10。超声波接收电路包括：接收探头，信号放大器和波形变换电路。超声波接收电路采用的是cx20106a集成电路，该产品原为日本索尼公司生产做红外遥控信号接收器使用，其结构为前置放大器，自动偏压电路，峰值检测和整形电路。红外发射频率是38khz，与超声波探头发出40khz相近。因此适当的修改cx20106a的参数即可实现对超声波的放大接收如图二。超声波换能器将接收的微弱的信号转换成声波振动信号输入到cx20106a的一脚，在该芯片接收到信号后，该芯片的7脚将输出低电平，这个低电平可以用于下位机信号源的中断。当从属部分接收到表示接受到反射超声波的中断信号后，它将打开中断程序，开始对距离进行计算。并将最终计算结果发送给主机。11。显示器是一个典型的显示输出装置。考虑到心痛的要求，我们选用jhd162a显示器。这是一个字符点阵液晶显示模块，可显示两行共32个字符，点阵字符是8*5，这在小型液晶模块中经常使用，在单片机系统中，这已经在嵌入式人机界面系统中得到广泛应用。在无线通信模块的选择上，我们选用zhx1010红外线通信模块进行数据传输两块独立的单片机用于发射接收数据。主机和从机硬件上使用zhx1010部分和用单片机部分分别在图二和图三中显示。从机负责从超声波测距模块中接收测量数据，然后通过红外线将数据传输到主机中。主机对接收到数据进行处理并将其显示在液晶屏上。图1 超声波发射电路图二 主机硬件部分图三 从机硬件部分zhx1010芯片和单片机芯片工作原理如下。首先，从机设备访问超声波测距模块，同时承担测量和通信功能。这些数据可以直接得到。然后接收到的数据从zhx1010红外通信芯片中传出。主机接收数据并将其显示。循环该过程12。四 软件超声波测距系统的数据采集模块如下：常规超声波发出时通过p1.0端口发送两个12us的脉冲，在超声波发出同时打开计数/定时器t0口。超声波发射子程序十分简单，但需要精确地时间发生程序，因此要用定时装配程序。超声波测距接收要使用外部中断0对回波信号检测。当接收到超声波回波信号后，int0产生一个低电平，在程序中产生一中断进入超声波接收子程序。软件立即关闭计时器t0，中断计时，并将接收成功标志位置一。如果未检测出超声波回波，定时器计数溢出，定时器t0溢出中断将被关闭，并接收成功标志位置0。由于采用12mhz晶振，故每个计数器计时为1us。当主程序侦测到接收成功标志位置一后，用于计数的t0将会关闭，我们就能得到我们与被检测物体之间的距离。 五 结论红外线通信模块在测量距离为0.1-1m时，具有较高的测量精度，当测量两米之外的障碍物时，测量的误差明显增加并且传感器和被测物体无法被阻隔。另外，在使用zhx1010时系统必须给接收器一个