超声波测距与无线传输系统_第三组(3)

2021-10-12 10:25

对信号进行提取。

接收电路图如下所示:

3、舵机的控制

舵机只有一个控制角,控制方式为输入一个周期T 20ms,脉宽为12ms可

的脉冲进行比较,加入脉冲大于1.5ms时,当脉冲等于1.5ms,舵机停于中心位置,而舵机转动的角度和脉宽成比例,通过改变脉冲的宽度便可以灵活的控制舵机的转角。

4、温度测量部分

此部分我们采用MAXIM公司的0.5C精度的1 Wire多点数字温度传感器DS18B20,它是业界精度最高的固态数字温度计中的一种,在一10℃至++85℃的温度范围,3.0V5.5V的电源范围内, DS18B20的分辨率可由用户在EEPROM内设为9-12位,只需一条I/0口线,MCU便能与DS18B20的1-Wire接口通信,使用极为方便。我们设定其为12位工作方式。

5、电源模块

系统使用电池供电,由于有两片单片机,且是在无线收发的不同位置,则需要使用两块电池分别供电,所使用的电池为12.8V,经过7805稳压供给整个系统,在部分模块中须得使用3.3V供电,如舵机的电源,MSP430采集信号也需控制在

3.3V以内,故加入AMS1117 3.3V进行电平转换。

五、系统软件的设计

1、软件的设计

在软件的设计上,主要应注意的是两单片机程序的分配,有一个主从关系,主机通过键盘发送各类指令,通过nRF905将指令传送给从机,从机负责超声波的发射控制和时间测量。

2、软件流程图

六、测试数据与分析

1、使用仪器及型号

清华同方计算机: CPU+内存+操作系统

直流稳压稳流电源:型号YB1731A 3A 万用表:型号MS8265 数字存储示波器: 型号GOS-1062

数字信号源: 型号SG1040 其它设备:米尺

2、测试方案

测试场地需选择空旷场地,以免有额外的干扰,将显示模块的单片机和超声波处理模块分开,在测量范围内防止移动障碍物,根据显示记下障碍物的角度,

然后用米尺测量实际距离和角度。在超声波扫描过程中,测量前方不得有人,以免引入额外干扰。

3、测量数据

4、数据分析

实验过程中,引入测量误差的原因主要有:(1)测试场地中的干扰成分太多,导致在测试中引起误判;(2)超声波速度变化引起的误差,包括空气温度变化引起的声速变化、空气成分变化、超声波传播途中温度梯度等导致测温不准。在实验室环境下,有温度补偿,这种误差可以忽略; (3)衰减导致的误差,由于超声波在传播途中受空气热对流扰动、尘埃吸收的影响,回波幅度随传播距离成指数规律衰减,使得远距离回波很难检测。

七、总结分析与结论

由于时间仓促,本系统在调试过程中有也是遇到了一些问题。比如,之前硬件方面准备是用NE567做锁相环的锁频,以达到对40Khz信号的良好接收,但是实际接收效果并不如我们预期所见,前端上升很慢,后端拖尾严重,无法判断接收的下降脉冲,无法计时,后舍弃。之后仓促的采用了CX20106芯片,实际的效果比预期还好,接收距离4-5米。在软件方面,由于本次首次应用无线收发系统,在通信协议方面花了不少时间,在本次系统中,分为两个子系统,上位机负责数据的显示即声光报警,下位机负责数据(采集温度、角度、测试距离)。为了使得数据采集更加精准,应该在温度补偿、超声波盲区方面进行改进。

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