基于超声波传感器的障碍物检测课程设计报告

基于超声波传感器的障碍物检指导老师提供的设计题目和要求1、设计题目：基于超声波传感器的障[1]设计电路包括超声波发射电路、超本次仿真实验设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。超声波发射电路包括升压激励模块。超声波回波接收电路包括一阶低通滤弦波信号时，超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平信二、相关电路概述及原理简介超声波发射与回波接收电路的主要作用是提高驱动超声波传感器的脉冲电压幅值，有效地进行电／声转换，增大超声波的发射距离，并通过收发一体的超声波传感器将返回的超声波转变成微弱的电信号。超声波发射与回波接近，应采用超声波专用的脉冲变压器。反射回的超声波经原收发一体封闭型超R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取..发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到了一个周期性的方波，其频谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。本次仿实验中我们将两个多谐振荡器连接起来，前一个振荡器的输出接到后一个振荡器的复位端，后一个振荡器的输出接到扬声器上。这样，只有当前一个振荡器输出高导致后面振荡器复位并停止震荡,此时扬声器无音频输出。因此从扬声器中听到接地，而是外加一个可变的电压源，则通过调节该电压源的值，可以改变定时器触发电位和阀值电位的大小。外加电压越大，振荡器输出脉冲周期越大，即频率越低；外加电压越小，振荡器输出脉冲周期越小，即频率越高。这样，多谐振荡器就实现了将输入电压大小转换成输出频率高低的电压—频率转换器的滤波器的工作原理是当信号与噪声分布在不同的频带中时，利用滤波器对不同频率信号有不同的衰减特点，从频率域实现信号分离。本次试验中采用无限增益多路反馈型滤波电路，它是一个由赋以多路反馈的理论上具有无限增益的运算放大器构成的滤波电路。图2所示分别是一阶有源低通滤波器和由单一运算放大器构成的无限增益多路反馈二阶低通滤波电路的基本结构。无限增益三、超声波传感器的障碍物检测电路设计思路根据超声波传感器相关资料我们了解到，超声波传感器的工作电压是在际超声波传感器工作需要。由于超声波传感器是收发两用传感器，因此在发出超声波的同时也会接收到一个60mV~2V左右的信号作为反信号幅值较小同时包含噪声，我们需要首先对其滤波放大。其次，由于设计需要，我们需要将该信号转变为近似方波信号。因此，我们设计的超声波发射电Vmin=0V的方波信号时，超声波发射电路通过变压器升压使输出端能输出信号时，在另外的超声波回波电路输入端会接收到一个VPP=60mV~2V，正弦波信号时，我们利用两级低通滤波器进行滤波，得到所需要的波段。然后利用比较器进行二值化处理，当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号0~5V的方波，并通过变压器升压激励模块将方波升压为100V~150V，超声波回波接收电路包括一级有源低通滤波电路、无限增益多路反馈二阶低通滤波器、回波二值化电路组成。当在超声波回波接收电路输入端输出能输出电平信号。当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波在超声波回波接收电路中，本次仿真我们应用了一个一阶有源低通滤波器和两个无限增益多路反馈二阶低通滤波器进行信号的滤波，将第一级低通滤波器的转折频率取为41khz而第二级为39khz，通过两级滤波最终获得是在反向输入端接入一个比较基准电压，通过电阻分压后得到基准电压。然后利用滤波后的信号与其相比较，大于基准值输出为负值，小于基准值输出为正为了能够更好的达到实验效果，我们借鉴资料设计了基于带通滤波器的超为了使我们所设计的电路更具有可观性，我们也利用课堂上学到的发生电路中的仿真我们可以看到有失真。通过调节滑动变阻器的数值，我们可调节的更加平滑，用以满足我们所需的实验效果。通过进一步的探索我们可以波信号，在本次仿真实验中，我们用虚拟仪器模拟输入一个满足实验要求的正在二值化电路通过节点示波器采样得到的信号图（如下图所示），我们可由输入正弦波信号源信号与上图信号比较我们可以看出，当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平一个器件的性能都会影响到总体结果的准确性，例如元件参数随外界条件的变化而变化可能会导致系统的误差。而系统工作方式也会带来误差，单片机的工作频率有限，造成对信号的影响以及计数存在着延迟，这也是误差产生的一个通过本次实验，我了解了基于超声波传感器的障碍物检测电路仿真电路的基本构成，基本了解了超声波发射电路、超声波回波接收电路以及各模块和各传感器的作用。在本次的实验中，我们仿真取得的实验效果还是符合我们预期期望的，但是我们在仿真实际操作中还是发现了一些问题，这需要在日后的实在实验室的这几天，跟着学长，跟学长问这问那，才知道原来我们还差那么远，期间我不仅学习了基本知识，而且树立了一些工程意识，懂得了一些成员的共同努力才能做出更好的成品，只有队员的共同努力才能发现问题，解在这次的课程设计中不仅检验