1、 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 （院）： 电子与电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 外文出处： United States Patent 5442592 ( 用外文写 ) 附 件： 1.外文资料翻译译文； 2.外文原文。 指导教师评语： 签名： （手写签名） 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成 册。附件 1：外文资料翻译译文 超声波测距仪 文件类型和数目：美国专利 5442592 摘要：提出了一种可以抵消温度的影响和湿度的变化的新型超声波测距仪，包括测量单元和参考资料。在每一个单位，重复的一系列脉冲的产生，每有一个重复率，直接关系到各自之间的距离，发射
2、机和接收机。该脉冲序列提供给各自的计数器，计数器的产出的比率，是用来确定被测量的距离。 出版日期： 1995 年 8 月 15 日 主审查员：罗保 .伊恩 j. 一、背景发明 本发明涉及到仪器的测量距离，最主要的是，这种仪器，其中两点之间传输超声波。 精密机床必须校准。在过去，这已经利用机械设备来完成，如卡钳，微米尺等。不过，使用这种装置并不利于本身的自动化技术发展。据了解，两点之间的距离可以通过测量两点之间的行波传播时间的决定。这样的一个波浪型是一种超声波，或声波。当超声波在两点之间通过时，两点之间的距离可以由波的速度乘以测量得到的在分离的两点中波中转的时间。因此，本发明提供仪器利用超声波来
3、精确测量两点之间的距离对象。 当任意两点之间的介质是空气时，声音的速度取决于温度和空气的相对湿度。因此，它是进一步的研究对象，本次的发明，提供的是独立 于温度和湿度的变化的新型仪器。 二、 综述发明 这项距离测量仪器发明是根据上述的一些条件和额外的一些基础原则完成的，其中包括一个参考单位和测量单位。参考和测量单位是相同的，每个包括一个超声波发射机和一个接收机。间隔发射器和接收器的参考值是一个固定的参考距离，而间距之间的发射机和接收机的测量单位是有最小距离来衡量的。 在每一个单位，发射器和接收器耦合的一个反馈回路，它会导致发射器产生超声脉冲，这是由接收器和接收到一个电脉冲然后被反馈到发射机转换，
4、从而使重复系列脉冲的结果。 重复率脉冲是成反比关系之间的距离发 射器和接收器。在每一个单位，脉冲提供一个反馈。由于参考的距离是众所周知的声速，比例反产出是利用数学以确定所期望的距离来衡量。由于这两方面都是相同的影响，温度和湿度的变化，采取的比例相同，由此产生的测量变得准确。 三、详细说明 一 超声波测距原理 1、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如 下 所示，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生 超声波。反之，如果两电极间未外加电压
5、，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。 2、超声波测距原理 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离 (s)，即： s=340t/2 二 超声波测距系统的电路设计 系统的特点是利用单片机控制超声 波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时，单片机选用 8751，经济易用，且片内有 4K 的 ROM，便于编程。电路原理图如图 2 所
6、示。其中只画出前方测距电路的接线图，左侧和右侧测距电路与前方测距电路相同，故省略之。 1、 40kHz 脉冲的产生与超声波发射 测距系统中的超声波传感器采用 UCM40 的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz 的脉冲信号，这由单片机执行下面程序来产生。 puzel： mov 14h, #12h；超声波发射持续 200ms here： cpl p1.0 ； 输出 40kHz 方波 nop ； nop ； nop ； djnz 14h， here； ret 前方测距电路的输入端接单片机 P1.0 端口，单片机执行上面的程序后，在 P1.0 端口输出一个 40kHz 的脉冲信号，经过三极管 T
7、放大，驱动超声波发射头 UCM40T，发出 40kHz 的脉冲超声波，且持续发射 200ms。右侧和左侧测 距电路的输入端分别接 P1.1 和 P1.2 端口，工作原理与前方测距 电路相同。 2、超声波的接收与处理 接收头采用与发射头配对的 UCM40R，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算放大器 IC1A 和 IC1B 两极放大后加至 IC2。 IC2 是带有锁 定环的音频译码集成块 LM567，内部的压控振荡器的中心频率 f0=1/1.1R8C3，电容 C4 决定其锁定带宽。调节 R8 在发射的载频上，则 LM567 输入信号大于 25mV，输出端 8 脚由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理 。 前方测距电路的输出端接单片机 INT0 端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与 门 IC3A 的输出接单片机 INT1 端口，同时单片机 P1.3 和 P1.4 接到IC3A 的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。部分源程序如下： receive1： push psw push acc clr ex1 ； 关外部中断 1 jnb p1.1, right ； P1.1 引脚为 0,转至右测距电路中断服务程序
