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红外测距报告•红外测距原理1•本设计测距方法是光强发测距,即由红外发光管发出一定强度的950nm红外光,经A4白纸(障碍物)反射后,由红外接收管接收反射的红外光,根据接收到的红外光的强弱来判断距离前方的距离。因为红外接收管接收到的红外光的强度是随A4白纸(障碍物)的距离变化而变化的,这是因为距离越近则反射回来的红外光就越强,距离越远则反射回来的红外光就越弱。•电路设计红外发射电路/P0./P0.7:'£7艮1D111X-SULV厂Q1S8()50原理与组成:红外发射电路基本是由一个S8050三极管构成的共发射极电路,上图中使三极管工作于开关状态,用单片机在发射控制端产生1KHZ方波信号控制红外管的发射,红外发光管将间隙发出950nm长度的红外线。采用1KHZ的PWM信号控制的原因在于可以加大红外发光管的电流,因为PWM信号使得其管子的总功耗(工作电流)并不大,而不至于使红外发光管因功耗过大,温度升高而损坏管子,从而使红外管可以发出更强的光,可以使测量距离变远。红外接收电路
原理与组成:红外接收二极管在无阳光或无红外的光照射时反向电阻非常大,有阳光或含红外的光照射时其电阻非常小,故红外接收二极管的电流是随红外光线强度的变化而变化的。上图红外接收电路是由LM358组成的同向信号放大电路,对红外接收二极管感应到的波长在940nm的红外光信号所产生的微弱电信号进行放大。通过对R4和R5阻值的调整,可以对放大倍数进行调整,放大倍数公式为Vo二Vi(l+R5/R4)。单片机最小系统与AD采集■IIIIII7.-242526RD;T*37P36pmREBETPEENIf
亘IPSTC11C>A5:'=2■IIIIII7.-242526RD;T*37P36pmREBETPEENIf
亘IPSTC11C>A5:'=2原理与组成:上图是由STC12C5A60S2为控制器组成的单片机最小系统,采用24M晶振,经过12分频后为2M,复位电路采用手动按钮复位,即高电平复位,就是在复位输入端RST上加入高电平,如果RST引脚维持超过2个机器周期的高电平,那么内部寄存器将会被初始化。上电复位的工作过程是在加电时,复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号,此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落,即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位,RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。
ADC_POWERSPEED1SPEEDOADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHSOADCCONTRRegisterA/D转换结果寄存器:ADCRESandADCRESLADC7/P1.7ADC6/P1.6ADC5/P1.5ADC4/P1.4ADC3/P1.3ADC2/P1.2比较器ADC1/P1.1ADC0/P1.0逐次比较寄存器模拟输入信号通道选择开关CHS2/CHS1/CHS0AD的采集是由STC12C5A60S2自带的AD转换器来完成的,A/D转换口在P1口(P1.7-P1.0),有8路10位高速AD转换器,速度可以达到ADC_POWERSPEED1SPEEDOADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHSOADCCONTRRegisterA/D转换结果寄存器:ADCRESandADCRESLADC7/P1.7ADC6/P1.6ADC5/P1.5ADC4/P1.4ADC3/P1.3ADC2/P1.2比较器ADC1/P1.1ADC0/P1.0逐次比较寄存器模拟输入信号通道选择开关CHS2/CHS1/CHS0可以有效的防止转换后的数据波动较大。声光报警电路可以有效的防止转换后的数据波动较大。原理与组成:上图为蜂鸣器,普通发光二极管和PNP三极管组成的声光报警电路,发生电路是在P0.6给低电平时三极管导通,蜂鸣器发声,高电平时蜂鸣器不发声,从而只要在P0.6产生一定频率的信号,就会使蜂鸣器鸣叫。发光二极管也是在单片机给低电平时点亮,高电平时熄灭。按键检测原理与组成:上图为两个轻触开关组成的按键检测电路,当按键按下时就会给单片机送去一个低电平,单片机检测到P0.3或P0.4低电平时就说明其中一个按键按下。显示电路
原理与组成:原理与组成:显示采用1602字符液晶显示器,图中RVE滑动变阻器是用来调节显示器的对比度。每一个显示的数据都是由5*7个点阵组成的,你要显示什么字符数据其实就是点亮其中的某些点。三.程序设计1.本红外测距系统流程图初始化定时器
初始化单片机內部AD初始化[CD显示
欧迎使用的开机显示开启键按下两次检测是否荷键按下关闭键按下YES开启键按下两次检测是否荷键按下关闭键按下YESNO开启红外并启动AD开启红外并启动AD采集
进入红外测距畀面关闭红外并关闭AD采集
退出红外测距界面到初始化v.V是否已启动AD采集YESNO* NOv.V是否已启动AD采集YESNO* NO是否肓新甲AD数据——YESJ采集AD数据进行冒泡法与平均数痣波
至刷新显示处理标志刷新显示处理标志苴1YESJ
清除刷新显乔标志进行显示运算与信号量检测并刷新显示NO是否超斗测量范围?YES
声逬1翌NO2.线性化的数据处理由于红外测距时电压与距离并非是成正比的,而且测试的电压与距离的关系也不是线性的,而我们要进行测距而且要使电压随距离的变化成比例变化,就需要对非线性的电压与距离对应的变化曲线进行分段线性化处理,就是说在局部实现电压随距离的变化成比例变化,所以我们在处理显示时就需要把得到的数据用软件实现线性化,就是说将电压与距离变化的曲线分成若干段,这里按每厘米来分段,将每段的端头数据和端尾数据录入程序中,然后将每段的端头数据减去端尾数据得到中间的差值,就是每厘米总的变化量,再将其除以10,就得到每毫米的变化量,这样我们就可以测量毫米的变化,而且虽然总的电压和距离的变化曲线是不线性的,但是分段线性后,部分距离是随电压成线性变化的。四•总结本次设计的红外测距系统可以测量0〜25CM的距离范围,误差在O.3CM左右,前面部分精度较高,但是后面部分精度较差,甚至达到接近1CM的误差,这是因为后面部分接收到的红外光线很弱,而且本身外界也有红外波段的红外光干扰,所以造成后面测距的误差很大。还有就是整个测量都会受到外界红外光的干扰,当红外光干扰严重,干扰一般和干扰较小时,都会影响所测数据,导致所测数据整体变化,而我们录入到单片机的数据只是其中的一组数据,而所测距离就是与这些数据成比例变化的,但是随外界红外光线干扰程度的不同,导致AD采集转换回来的数据就不一样,所以造
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