6.6項目實訓：超聲波測距儀一項目名稱二實訓目標三實訓內(nèi)容及器材四實訓步驟本章小結(jié)6.6項目實訓：超聲波測距儀一項目名稱HC-SR04超聲波測距儀。二實訓目標1.熟練掌握超聲波傳感器的組成結(jié)構(gòu)、工作原理及其典型應用。2.通過閱讀產(chǎn)品《HC-SR04用戶手冊》，學會使用超聲波測距模塊。3.掌握傳感器模塊的功能啟動、控制、數(shù)據(jù)獲取與參數(shù)計算。4.掌握傳感器的測量數(shù)據(jù)標定與校準方法及過程。5.了解智能電子產(chǎn)品的軟硬件檢測、調(diào)試過程及方法。6.6項目實訓：超聲波測距儀三實訓內(nèi)容及器材1.實訓內(nèi)容隨著信息處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，新的超聲波傳感器應用領域正在與日俱增。如在筑路、養(yǎng)路機械行業(yè)的應用，在變頻自動扶梯的應用，用于飲料灌裝線飲料瓶液面高度檢測，防盜報警系統(tǒng)、自動門啟閉裝置、汽車倒車傳感器等等?，F(xiàn)要求用一款成熟的低成本的產(chǎn)品：超聲波測距模塊HC-SR04制作一個測距儀，測量范圍為0.1m～4.0m，分辨力為1cm，要求在液晶屏上顯示測量值。汽車倒車傳感器6.6項目實訓：超聲波測距儀三實訓內(nèi)容及器材2.閱讀產(chǎn)品《HC-SR04用戶手冊》（1）產(chǎn)品特色典型工作用電壓：5V。超小靜態(tài)工作電流：小于2mA。感應角度：不大于15度。探測距離：2cm～400cm高精度：可達0.3cm。盲區(qū)2cm，超近。完全謙容GH-311防盜模塊。（2）產(chǎn)品實物圖片6.6項目實訓：超聲波測距儀三實訓內(nèi)容及器材2.閱讀產(chǎn)品《HC-SR04用戶手冊》（3）接口定義：VCC——接+5V電源，Trig——觸發(fā)控制信號輸入端，Echo——超聲波接收信號響應端，GND——接地端6.6項目實訓：超聲波測距儀（4）使用方法控制器向Trig控制端發(fā)送10μs以上的TTL高電平信號，模塊內(nèi)部將自動發(fā)出8個40kHz的脈沖方波以驅(qū)動超聲波發(fā)射器，隨后設定回波信號為高電平，控制器檢測到回波信號為高電平開始計時，并在檢測到回波信號為低電平時停止計時；當超聲波接收器檢測到反射信號時，就將回波信號設定為低電平，當控制器檢測到回波信號為低電平時就可以讀定時器的值，回波信號的脈沖寬度時間t與所測目標物的距離S成正比，計算可得：

（cm）

（inch）

（m）通過重復的周期測量，就可以得到移動目標的距離和速度。建議：測量周期應在60ms以上，以防止發(fā)射信號對回波信號的影響。6.6項目實訓：超聲波測距儀HC-SR04超聲波測距模塊工作時序（5）注意事項：1）此模塊不宜帶電連接，如果要帶電連接，則先讓模塊的GND端先連接。否則會影響模塊工作。2）測距時，被測物體的面積不少于0.5平方米且要盡量平整，否則會影響測試結(jié)果。6.6項目實訓：超聲波測距儀3.實訓器材HC-SR04超聲波測距儀元件表6.6項目實訓：超聲波測距儀四實訓步驟1.硬件連接項目選用8位單片機AT89S52，具有8K字節(jié)的程序存儲單元，采用C語言編程；顯示屏采用64×128液晶顯示模塊；外加按鍵、振蕩、上電復位和中斷信號電路。硬件連接電路連接所示。6.6項目實訓：超聲波測距儀2.程序設計系統(tǒng)功能分配由單片機AT89S52的T0計時，由P28向HC-SR04超聲波測距模塊Trig發(fā)出10μs啟動控制脈沖，Echo的獲取與處理可采用軟件查詢方式或中斷處理方式工作，軟件查詢方式簡單；中斷處理方式高效、節(jié)約系統(tǒng)資源。在此，提供軟件查詢方式流程圖。請自編程序并通過調(diào)試，T0可設為計時器1方式工作。6.6項目實訓：超聲波測距儀3.距離實測利用鋼卷尺、反射板按表所給出的距離依次實測5組數(shù)據(jù)，并進行結(jié)果分析。本章小結(jié)1.認識流量傳感器在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中，需要對流體進行計量與控制，其功能器件為流量傳感器。流量是指單位時間內(nèi)流過管道橫截面或河渠橫截（斷）面液體的量。流量按測量的計量表示方法不同，可分為質(zhì)量流量與體積流量兩種，對應的流量測量方法分為：容積法、節(jié)流差壓法、速度法和質(zhì)量流量測量法。本章小結(jié)1.認識流量傳感器容積式流量計有橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、刮板式流量計、膜式煤氣表及旋轉(zhuǎn)葉輪式水表等；節(jié)流差壓法通常在管道中安裝一個直徑比管徑小的節(jié)流件，如孔板、噴嘴、文丘利管等，用測出差壓值根據(jù)伯努利方程計算出管道中的流量；速度法是測出流體的流速，再乘以管道截面積即可得出流量，其代表產(chǎn)品有動壓管式、熱量式、電磁式和超聲式等；質(zhì)量流量測量法分為間接式和直接式，其典型產(chǎn)品有：渦輪式流量計、雙渦輪質(zhì)量流量計、科里奧利力質(zhì)量流量計等。本章小結(jié)2.常用流量傳感器電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應原理，當被測導電液體流過管道時切割磁力線，在和磁場及流動方向垂直的方向上產(chǎn)生感應電勢，測量感應電勢就可以測出被測導電液體的流量。渦街流量計是根據(jù)流體力學著名的“卡門渦街”原理，在流動的流體中垂直插入一個三角柱體，當流體沿三角柱體繞流時，在三角柱體后部兩側(cè)會產(chǎn)生兩列交錯排列的旋渦列——卡門渦街，在一定的流量范圍內(nèi)旋渦分離頻率正比于管道內(nèi)的平均流速，通過檢測元件測出旋渦頻率就可以計算出流體的流量。本章小結(jié)2.常用流量傳感器差壓式流量計是利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生壓力差的原理來實現(xiàn)流量測量的，節(jié)流裝置前后壓差的大小與流量有關(guān)，管道中流體的流量越大，在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的壓差也越大，只要測出節(jié)流裝置前后壓差的大小，就可計算管道中的流量。容積式流量計是根據(jù)一定時間內(nèi)排出的固定體積的份數(shù)來確定流體的體積流量或總流量。常見的產(chǎn)品有橢圓齒輪流量計、腰輪（羅茨式）流量計、刮板式流量計、活塞式流量計、濕式流量計及皮囊式流量計。本章小結(jié)3.流量傳感器的應用汽車發(fā)動機空氣流量計安裝于發(fā)動機進氣管，將檢測到的空氣進氣量轉(zhuǎn)化為電信號送至電控單元，電控單元據(jù)此控制噴油量，以達到最佳的空氣燃油比。目前全球多種主流車型均采用熱膜式空氣流量計。根據(jù)熱耗散原理，采用兩片熱電阻測量前、后橋溫差輸出電壓，輸出信號電壓隨進氣流量的增加而升高。醫(yī)用流量傳感器是采用MEMS技術(shù)制造的流量傳感器產(chǎn)品，具有雙向、寬動態(tài)特點，適用于呼吸機、肺功能儀、氧氣機、麻醉設備、血液體外循環(huán)和血液透析治療儀等相關(guān)設備。芯片由兩個熱偶堆和一個加熱電阻組成，或者由兩個溫敏二極管和一個加熱電阻組成，也是通過測量溫差方式計算流量。本章小結(jié)4.常用位移傳感器位移是指物體的某個表面或某點相對于參考表面或參考點位置的變化。位移可分為線位移和角位移。線位移是指物體沿某一直線移動的距離，一般稱線位移的檢測為長度測量。角位移是指物體繞著某一點轉(zhuǎn)動的角度，一般稱角位移的檢測為角度檢測。電位器式位移傳感器將機械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或特定函數(shù)關(guān)系的電阻值變化，并通過電流或電壓形式輸出，分為滑塊式直線位移傳感器和拉桿式直線位移傳感器。傳感器通常由密封外殼、膜電阻基片、電刷（活動觸點）、電極、滑塊或聯(lián)動拉桿等組成。對應的膜電阻基片有：合成膜、金屬膜、導電塑料和導電玻璃釉等。本章小結(jié)4.常用位移傳感器電容式位移傳感器有三種基本類型：變極距（d）型、變面積（A）型和變介質(zhì)（ε）型。變極距型電容式微位移傳感器的測頭中心的圓柱形金屬構(gòu)成測量電極，被測工件或金屬板材通過與基座的接觸成為另一個極，通過測量電路獲得與二者間距對應的輸出電壓；變介質(zhì)電容式液位傳感器電容的兩極分別用不同直徑的金屬圓管替代構(gòu)成圓柱形電容，當被測液體進入圓柱形電容兩極，導致電容值改變，電容值改變的大小與被測液體的高度密切相關(guān)，從而實現(xiàn)液位高度的測量。本章小結(jié)4.常用位移傳感器電感式位移傳感器分為直線位移傳感器和電渦流位移傳感器。電感式直線位移傳感器通常采用鐵芯在螺管線圈中運動，以改變磁路、磁阻和線圈電感來實現(xiàn)位移測量，從傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異可分為自感式和差動變壓器式位移傳感器。電渦流位移傳感器工作原理是利用金屬體在交變磁場中的渦電流效應，渦流大小與導體電阻率ρ、磁導率μ以及產(chǎn)生交變磁場的線圈與被測體之間距離x，線圈激勵電流的頻率f有關(guān)，其中電阻率ρ、磁導率μ和激勵電流的頻率f為常數(shù)，通過檢測線圈品質(zhì)因數(shù)、等效阻抗或等效電感參數(shù)變化所對應的電壓值獲得距離x。本章小結(jié)5.其他位移傳感器磁致伸縮位移傳感器利用具有磁致伸縮效應的波導絲傳輸螺旋磁場，當螺旋磁場與永磁磁環(huán)組件所在處產(chǎn)生的磁場相互作用時，就在波導絲上產(chǎn)生一個瞬時扭力波，扭力波到達電子艙室后轉(zhuǎn)換為電信號返回脈沖；再通過外圍電路，測出起始脈沖和返回脈