武裝機動平臺測距避障系統(tǒng)設(shè)計
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3 測距避障系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
3．1 超聲波發(fā)射電路
超聲波發(fā)射電路如圖3所示。它由超聲波波形產(chǎn)生電路、功率放大電路和發(fā)射控制電路3部分組成。由于4組超聲波傳感器需要實現(xiàn)功能相同，電路基本一樣，只是控制電路端口改變，因此只對一組超聲波收發(fā)器的功能實現(xiàn)作介紹。選單片機的端口P1.0為控制信號線，控制觸發(fā)NE555時基振蕩電路產(chǎn)生頻率為40 kHz的方波信號，其振蕩頻率計算公式如式(1)所示。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/172975.htm
由于發(fā)出的超聲波信號達不到用于測量所需的強度，且隨著測量距離的增加，超聲波在空氣中的損耗也不斷增加，經(jīng)反射接收到的回波信號十分微弱，不利于從大量雜信號中提取出來。為了提高探測的準(zhǔn)確性，在超聲波傳感器與NE555輸出端加上電壓放大電路，對產(chǎn)生的信號進行放大，提高方波信號的電壓值及強度，本系統(tǒng)的最大測距范圍為15 m，由于在軟件設(shè)計中使用了抗反射波直接被接收的限制，最近測距范圍為20 cm。
3．2 超聲波接收電路
超聲波接收電路如圖4所示。它由超聲波接收換能器、運算放大器、選頻電路及多路選通開關(guān)等部分組成。由于回波在接收傳感器經(jīng)壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電壓信號是mV級，所以接收到的回波信號必須經(jīng)放大電路放大后才能由下一級的選頻檢測電路處理。放大電路采用MC33202D集成運算放大器，第一級放大100倍，第二級放大10倍。選頻電路由音頻譯碼器LM567CN實現(xiàn)，其5、6腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部振蕩器的中心頻率fo，fo≈1／(1．1R1C1)。當(dāng)Input端接收到的信號中有接近LM567設(shè)定的頻率且具有一定幅值的回波時，LM567的輸出引腳OUTPUT
由高電平變?yōu)榈碗娖?，此低電平信號被連接到STC12C5412AD單片機的INT0引腳觸發(fā)中斷。STC12C5412AD單片機在發(fā)射超聲波時啟動定時器，
在中斷產(chǎn)生時關(guān)閉定時器，從而得到超聲波傳播的時間△t，計算武裝機動平臺與障礙物的距離。
3．3 溫度測量電路
超聲波在空氣中傳播時，大氣壓力、空氣的溫度、濕度等都影響其速度，其中空氣的溫度對超聲波聲速影響最大。為了得到更準(zhǔn)確的超聲波聲速，本系統(tǒng)設(shè)計了溫度檢測部分對環(huán)境溫度進行檢測，以提高超聲測距精度。測量環(huán)境溫度時，直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，可以提高系統(tǒng)的抗干擾性。為此，本系統(tǒng)采用了DS18B20溫度傳感器檢測環(huán)境溫度，它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗小、抗干擾能力強、使用簡單等優(yōu)點。其溫度測量范圍為-55～125℃，測量分辨率為0．5℃，微處理器接口簡單，輸出為溫度值的9位(二進制)數(shù)據(jù)讀數(shù)?？煞?br />便地實現(xiàn)超聲波聲速的溫度補償，從而提高測量的準(zhǔn)確度。
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