基于can总线通信的汽车超声波测距仪设计

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1、江西理工大学文档题目基于CAN总线通信的小车超声波测距仪设计与制作专业自动化092作者姓名邓同龙导师姓名刘晖、张振利基于CAN总线通信的小车超声波测距仪设计与制作目录摘要2关键词31.超声波测距的工作原理与方式31.1工作原理31.2工作方式41.3超声波传感器的硬件设计51.3.1发射电路分析51.3.2接收电路分析62.CAN总线通信系统设计82.1超声波测距仪通信系统的总体设计82.2超声波测距仪通信系统节点的硬件设计82.3超声波测距仪通信系统的软件设计102.3.1.CAN节点初始化102.3.2信号的发送112.

2、3.3.信号的接收123.总结134.参考文献15摘要随着汽车网络技术和电子信息技术的发展，CAN总线作为一种局域网控制技术，在汽车上的应用越来越广泛。它不但大大简化了线束，而且为电控单元之间得信息共享提供了方便得平台。本文在研究了CAN总线得原理和节点的设计后，以实验室的小车作为研究对象，为其设计了超声波测距仪作为避障单元：并将CAN总线应用在小车上，建立了测距系统的局域网，制作了一套相应可靠的运行协议，实现了节点间的通信。通过研究，证明了CAN总线在小车引导车上有着很强的实用性和适用性，为CAN总线在其它领域的应用做出了

3、一些有益的探索。关键词CAN总线控制超声波测距仪通信1.超声波测距的工作原理与方式1.1工作原理超声波的发展历史大概有100年左右。由于它具有许多独特的优点，因此在其发现不久就得到了许多应用，并迅速地发展成为一门新兴的边缘学科一超声学首先，在理想的条件下，即忽略声速随温度、空气密度、湿度等的变化，我们再来拷问关于超声波测距的原理。传统的讲，超声波是指频率大于20KHz得机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能得装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接

4、收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波得双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换成超声波，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。1.2工作方式经过图书馆查资料得知，利用超声波测距主要有三种测距方法：1)声波幅值检测法，声波幅值检测法易受反射波得影响；2)相位检测法，相位检测法虽然精度高，但检测范围有限；3)渡越时间检测法，渡越时间检测法的工作方式简单，直观，在硬件控制和软件设计上都非常容易实现。渡越时间是检测从发射传感器发射超声波，经气体介

5、质传播到接收传感器的时间。根据高中所学的声音得反射定律所扩展得方法，采用渡越时间法，先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历得时间t，再乘以超声波的传播速度c就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。发射器向被测对象发送超声波,由接收器接收并计算出第一个发送和接收得时间t,由高中知识可以知道，如果忽略发射器与接收器之间的距离,则由式s=ct/2求出所测距离,可以式中c为超声波在空气中的速度,c=340m/s。在本设计中由于无特殊精度要求,忽略声速随温度、空气密度、湿度等得变化。障碍物体接受信号发送信号s=ct/2图1用渡越时间法测

6、距1.3超声波传感器的硬件设计1.3.1发射电路分析超声波得发射电路主要由驱动74LS04及超声波发生器组成，如图2所示。超声波的发射传感器采用压电陶瓷传感器UCM40，由于频率为40kHz左右得超声波在空气中传播得效率最佳，因此通过执行程序由单片机P1．0产生40kHz得振荡信号，经74LS04放大74LS04在电路中不但有驱动作用同时增加了超声波传感器的阻尼效果缩短了其自由振荡时间以便其迅速起振)，驱动超声波发生传感器UCM40T发出40kHz的超声波脉冲。1.3.2接收电路分析超声波得接收传感器采用与发射传感器配对的U

7、CM40R，将由发射传感器发出的经反射后得超声波脉冲转变为微弱得交流信号，送红外检波接收集成模块CX20106A的1脚。CX20106A是日本索尼公司产品，单列直插封装、内置放大限幅、带通滤波、检波、积分、整形模块，具有选频功能，CX20106A内部设计载波频率f=38kHz，当其输入信号大于25mV时，输出端7脚由高电平跳变为低电平，将其作为单片机的扫描接收信号，送至单片机P1．3口，以启动距离计算子程序。如图所示。2.CAN总线通信系统设计2.1超声波测距仪通信系统的总体设计本系统采用CAN总线通信方式,把超声波测距仪所

8、测信息通过节点发送到CAN总线上,通过CAN总线传输到小车中央控制器,根据所得信息控制小车的转向系统、倒车系统,从而使其自动避开障碍物,在汽车上得实际应用诸如倒车雷达等。本通信系统采用总线式网络拓扑结构形式,结构简单,实际应用成本低,经实车使用可靠性好,系统的网络连接框图如图所示。小车主控