超声波数据传送系统报告.doc

超声波数据传送系统

摘要
利用超声波实现数据的发送和传输,是超声波的一项重要应用。本课题通过单片机对超声波器件的控制,实现了短距离的数据的传输,并且几乎能够克服对信息的误判,同时在接收端将传输信息进行实时显示。
一. 理论分析与控制算法的确定
该系统为超声波的数据传送系统,主要特点是实现数据的传送与接收,并在接收端进行数据的实时显示;其难点就是在规定的时间里,实现数据的准确传输,很少有误码的出现。由于超声波的发送频率是一定的,为40K,这就要求软件不能仅仅通过对数字进行编码就可以实现数据的传输。为此,通过单片机产生两种不同频率的波:其中一路用于对数字进行编码,另一路输出恒为40K的载波频率,用编码信号对载波进行调制,这样就可以实现数据的发送;而在接收端通过放大、滤波(滤除40KHZ的载波频率)、比较等一系列处理,将波形还原,实现解码,再输送给单片机,根据编码就可以转化成我们所需要的位码输出数据。
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(1) 信号传输与不失真比较
由于超声波的发送频率40KHZ一定的,所以通过高电平个数的多少来决定其段码,如高电平个数为1时代表段码0,当高电平个数为2个时则代表段码1,依此类推,则段码9就意味着高电平的个数是10,这样就会极大地增加单片机的负荷,使程序变得复杂,处理时间加长,最重要的是会产生很多的误码,特别是第一个数字的准确读取就更加难。所以综上分析,采取对数字进行编码,以其发送频率作为载波频率实现数据的传送。
所谓数据传送,关键就是要保持正确性,即要降低误码率。为此,在软件中,对一位数据传送设置了三个环节:1. 起始位:有一段短时间的低电平和一段长时间的高电平组成,而且电平宽度一定,所以只有检测到这一特殊的段码后方进行数据的接收。2. 数据传送位:即通过设置频率为4KHZ的数据编码波和频率为40KHZ的载波,相与之后就和超声波的发送频率一致,从而就可以实现数据传送。3. 结束标志位:即通过设置一个较长时间的低电平来确保发送完毕,不再接收信号。
而对一条短信的传送有点不同,首先设置短信的长度n,即数据的个数(我们现在设置最长为80个)。然后就是包含上述三环节的数据传送,并实现数据个数的自动累加。最后在检测到总的结束位之后,不再接收任何数据,并将累加的数值和短信的长度值相比较,如果相等就默认为正确的,将数据进行显示;如果不相等,则认为有误码产生,重新接收数据。
(2) 供电环节的比较
对于一般的运放,都要求双电源供电,在该题中,要求用电池供电,这样就限制了运放的工作,为了解决这个问题,如果采用电压转换芯片MC34063
作DC---DC电压变换,尽管可以解决电压问题,但是它的输出电流只有100mA左右,所以带载能力有限,不足以驱动超声波发射探头,为此,采用浮地的方法就要好得多,,中间接地,就能很好的实现该功能。
(3) 电池功率检测
依题意,要求对输出做功率检测,实际上就是要考虑电源电压和电流,但是并没有提精度要求,因此就可以有一定的模糊性。
1. 电压检测:电压检测通过电阻对地分压,送给单片机,便可实现对电压的检测。
2. 电流检测:电流检测则可以在主回路中串上一个大功率小电阻,通过运放的差分放大送至单片AD口,但这样做一方面加剧了单片机的I/O口资源紧张问题,另一方面对