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用超聲波傳感器提高比較距離大小精度的設計0 引言 超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化,分為發送器和接收器,頻率為40kHz左右。在發射超聲波的時候,將電能轉換,發射超聲波;而在收到波的時候,則將超聲振動轉換成電信號。一般用超聲波傳感器來測距 。 1 比較距離方法的提出 要比較AC和BC的大小,見圖1。如果采用超聲波測距方法,測距的原理一 般為時間差法,即測出超聲波從發射到遇到障礙物返回所經歷的總時間,再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離,即: L=vt/2 (1) 其中:L一 傳感器與障礙物之間的距離; V一 聲波在介質中的傳輸速度. 用以上方法測出,AC和BC長度,然后得出結果。根據公式 (1)可知,測距誤差主要由傳播速度和傳播時間t的誤差所引起的,如果測量精度要求稍高,就要對最后的結果作修正,例如為了減少溫度對聲速的影響,就要做溫度補償,電路比較復雜,誤差一般是厘米級別的…. 本文提出一 種新穎的設計,可以利用非常簡單的電路完全避免由于傳播速度和傳播時間所產生的誤差而高精度地比較距離的大小。首先本設計的目的不在于長度本身,而關鍵在于長度的比較。我們在c處裝一超聲波發射器,在A、B 處分別安裝與之匹配的超聲波接受器 。問題就可以歸納為是:從同一個超聲波發射源c發射信號,兩個 超聲波接收源A和曰接受信號的先后次序,如果日先接受到信號,則就是表示BC<AC,所以設計電路的關鍵是檢測兩個接受器接收信號的先后順序。 圖1 長度比較 本文提出一種新穎的設計,可以利用非常簡單的電路完全避免由于傳播速度和傳播時間所產生的誤差而高精度地比較距離的大小。首先本設計的目的不在于長度本身,而關鍵在于長度的比較。我們在c處裝一超聲波發射器,在A、B處分別安裝與之匹配的超聲波接受器。問題就可以歸納為是:從同一個超聲波發射源c發射信號,兩個超聲波接收源A和日接受信號的先后次序,如果日先接受到信號,則就是表示BC<AC,所以設計電路的關鍵是檢測兩個接受器接收信號的先后順序。 2 電路設計 超聲波發射電路有軟件和硬件兩種方法,本設計用的是軟件方法,電路可以參考文獻。在超聲波接收電路的考慮時,先考慮了比較通用且方便的紅外遙控接收芯片CX20106這一方案。CX20106接受與其中心頻率相符的信號時,7腳就輸出低電平,考慮通過兩個接收芯片接收低電平的不同來判斷 ,但是困難是 : 經過下面簡單分析 : 超聲波傳感器發射波40kHz。即周期: T =25 ×10-6 S. 以聲速為340m/s計,一個40kHz的超聲波經過的距離為 : L :340 ×25 ×10-6 =8.5 mm =8.5 ×10-3m 如果要高精度地比較AC和 BC的距離,就需要能精確地判斷A、B到達的順序,這里有兩個需要考慮的問題 : (1)電路能判斷兩個接收器接收的是發射器發射的第幾個周期的信號,例如,A接收了3個周期的信號,B接收了2個周期的信號,A離發射器距離自然近了: (2)A、B接收器接收的波形相差是一個周期之內的,也要能判斷誰先誰后。 以下設計的電路能達到上面這兩個要求,并且精度更高,見圖2. 圖 2 信號處理圖 由單片機發射8個周期以上40kHz的超聲波, 超聲波在空氣中傳播的衰減程度隨傳播距離的增加而增大,所以被接收頭收到的信號比較微弱,不能直接送 入后級處理,超聲波接收器A、B接收信號后用相互對稱的電路對信號作放大處理,并且把放大出來的正弦信號轉變為脈沖信號A、B,各自作為計數器A、B計數器計數沖,計數器 A、B 計算著由超聲波接收器接收來的信號周期的個數,當某個計數器先記到1000時 (即接受器收到8個超聲波時 ),或門輸出由0變為1,此時計數器的數據就由D觸發器輸出,單片機通過D觸發器傳來數據的大小來判斷距離的大小。 3 結果分析 根據以上電路圖,對A、B兩路信號進行分析,見圖3. 圖3 相差一個周期以上波形分析 上圖分析中,連續發射9個周期的超聲波,接受器A接收到8個周期的波形時,即計數器B的第8個上升沿到來時,計數器曰第7個上升沿還沒到,所以此時或門由0變為1,上升沿到D觸發器,此時單片機的得到的數據是:A路是8, B路是6;可以判斷:發射器到A接受器近而到B接受器遠,AC < BC,這是兩者距離超過一個周期以上距 離的情況。 當兩者的距離不到一個周期時,見圖4. (4)高職院校IT專業學生Threat分析在給高職學生更多機會的同時,當然在IT行業要求專業技能水平不斷更新且行業轉型要求周期短、快,對高職院校IT專業的學生而言,這無疑是一種最直接的威脅,故學生在創業的過程中,必須不斷開辟專業新領域,汲取新的科技技術和知識,不斷充電,推動企業發展,帶來新活力。面對市場競爭 激烈、技術知識不斷更替背景下,必然要求他們須具更遠的職業規劃和更高的職業素養以適應行業前進發展。 從創新創業視角下分析IT專業學生S、W、O、T 四個方面既相互獨立同時又是共存的。學生必須結合社會需求、IT企業、學校等多方形勢變化,清楚各種威脅,把握機會,揚長避短,積累更多的創新創業實踐經驗。 3 結語 當前高職高專IT專業創新創業教學過程還存在一定的誤區,過分強調以市場和就業為導向,忽視了職業人一種可持續發展能力的培養。故高職院校在創業創新教學實踐過程中,須根據本校實際情況,深入走訪調研,針對IT專業學生從創新創業視角下的SWOT分析以及高職院校學生職業生涯規劃制訂一套切實可行的人才培養方案,以真正培養“高素質、技能型”人 才 。 參考文獻 : [1] 教育部.教育部關于大力推進高等學校創新創業教育和大學生自主創業工作的意見[EB/OL].2011—03—18[2012—08一 l0].http://jzzsjy.com.cn/jzzj/jy/8how—article.asp?id=346. [2] 趙學 義.論高等教育的職業導向 [J].教育 發 展研 究,2008 (11):31—33. [3] 張萬秋.高職院校畢業生創業的SWOT分析一以廣西北 部灣經 濟開發區為背景 [J].湖南民族職業學院學報,2011(6):100— 103. [4] 李婷婷.高職院校創新創業教育模式探討 [J].中國科教創新導刊 ,2009(3):24. |