设计一个测距装置

1. 利用单片机的定时/计数功能设计一个频率测量装置，并以此频率输出方波

可以看看这个，51单片机简易频率计

2. 我想用超声波模块来制作一个测距装置 想设置一个固定的测距范围，超过范围报警 怎样实现

这个问题放了复好几天居然没人制回答。。。难道大家和我的感觉一样？
的确不太好回答，就如同问“我想用电饭煲做一份烤肉，怎样实现？”
首先，你说的这个‘测距范围’是直线距离还是一定的角度？
如果是直线距离，这个问题也就太简单了，随便找个测距模块都能实现，只是软件判别的程序稍微改动一下即可。
如果是一定的角度范围，那么就太难了，因为目前的超声波传感器，大多在轴线方向敏感，大角度范围的检测，只有在很近的范围内有效。这时，你恐怕就要考虑其它检测技术了。
所以，你的问题能否叙述的再详细一些？

3. 设计一个微小唯一测量装置 几句话就行！考试一道题目！ 光电技术！

把一个点光源固定在你的被测物上，采用放大成像的光学镜头成像，用线阵CCD接收，采用重心算法可以把测量精度提高到十分之一微米。

4. 我想设计一个自动测量一个圆转一圈的直径,都需要用得那些知识

材料力学知识，工程力学知识，机械学知识，电气工程学知识，力学检测学知识。

5. 简要叙述光速测量的基本原理，设计一个将光速测量仪改装成一个测距仪的原理和测量方法

不好意思，你的问题过于复杂，一时半会儿解决不了。

6. 设计一个以单片机为核心的频率测量装置。求大神给写一下程序。

单片机频率计仿真。

#include<reg52.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit p0=P1^0;

bit tb0,tb1;

uchar tt0,tt1,tt2,tt3;

uchar code led[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

void main()

{

TMOD=0x11;

TH0=(65535-50000)/256;

TL0=(65535-50000)%256;

EA=1;

ET0=1; //开定时器0中断

ET1=1; //开定时器1中断

TR0=1; //启动定时器0

TR1=1; //启动定时器1

while(1)

{

if(TR1==0)

{

// tt3=65536*tt2+266*TH1+TL1

TH1=0x00;TL1=0x00;

tt1=0x00;tt2=0x00;

tb1=1;

led[0]=tt3/1000000;

led[1]=tt3/100000%10;

led[2]=tt3/100000%10;

led[3]=tt3/10000%10;

led[4]=tt3/1000%10;

led[5]=tt3/100%10;

led[6]=tt3/10%10;

led[7]=tt3%10;

}

if(tt0==1 && tb0=1)

{

tb0=1;P0==0xff;

P2=led[0];P0=0xfe

}

if(tt0==2 && tb0=1)

{

tb0=1;P0==0xff;

P2=led[1];P0=0xfd

}

if(tt0==3 && tb0=1)

{

tb0=1;P0==0xff;

P2=led[2];P0=0xfb

}

if(tt0==4 && tb0=1)

{

tb0=1;P0==0xff;

P2=led[3];P0=0xf7

}

if(tt0==5 && tb0=1)

{

tb0=1;P0==0xff;

P2=led[4];P0=0xef

}

if(tt0==6 && tb0=1)

{

tb0=1;P0==0xff;

P2=led[5];P0=0xdf

}

if(tt0==7 && tb0=1)

{

tb0=1;P0==0xff;

P2=led[6];P0=0xbf

}

if(tt0==8 && tb0=1)

{

tb0=1;P0==0xff;

P2=led[7];P0=0x7f

tt0=0;

}

}

}

void timer0() interrupt 1

{

TH0=(65535-2000)/256;

TL0=(65535-2000)%256;

tt1++;

if(tt1==500)

{

TR1=0; //启动定时器1

tb1=0

}

tt0++;tb0=1;

if(tb1==1 && TR1==0)TR1=1;

}

void timer1() interrupt 3

{

tt2++;

}

7. 运用数字通信知识设计一个测距系统

安全避障是移动机器人研究的一个基本问题。障碍物与机器人之间距离的获得是研究安全避障的前提，超声波传感器以 其信息处理简单、价格低廉、硬件容易实现等优点，被广泛用作测距传感器。本超声波测距系统选用了SensComp公司生产的Polaroid 6500系列超声波距离模块和600系列传感器，微处理器采用了ATMEL公司的AT89C51。本文对此超声波测距系统进行了详细的分析与介绍。

1、 超声波传感器及其测距原理

超声波是指频率高于20KHz的机械波[1]。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的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收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应[1]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，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。

超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（time of flight）[2]。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离，即

1、 硬件电路设计

我们设计的超声波测距系统由Polaroid 600系列传感器、Polaroid 6500系列超声波距离模块和AT89C51单片机构成。

2.1 Polaroid 600系列传感器

此超声波传感器是集发送与接收一体的一种传感器。传感器里面有一个圆形的薄片，薄片的材料是塑料，在其正面涂了一层金属薄膜，在其背面有一个铝制的后板。 薄片和后板构成了一个电容器，当给薄片加上频率为49.4kHz、电压为300VAC pk-pk的方波电压时，薄片以同样的频率震动，从而产生频率为49.4kHz的超声波。当接收回波时，Polaroid 6500内有一个调谐电路，使得只有频率接近49.4kHz的信号才能被接收，而其它频率的信号则被过滤。

Polaroid 600超声传感器发送的超声波具有角度为30度的波束角[3]，如图1所示：

图1 波束角

超声波传感器既可以作为发射器又可以作为接收器，传感器用一段时间发射一串超声波束，只有待发送结束后才能启动接收，设发送波束的时间为D，则在D时间内 从物体反射回的信号就无法捕捉；另外，超声波传感器有一定的惯性，发送结束后还留有一定的余振，这种余振经换能器同样产生电压信号，扰乱了系统捕捉返回信 号的工作。因此，在余振未消失以前，还不能启动系统进行回波接收，以上两个原因造成了超声传感器具有测量一定的测量范围。此超声波最近可以测量37cm。

2.2 Polaroid 6500系列超声波距离模块

Polaroid 6500系列超声波距离模块的硬件电路如图2所示：

图2 Polaroid 6500系列超声波距离模块的硬件电路

TL851是一个经济的数字12步测距控制集成电路。内部有一个420KHz的陶瓷晶振，6500系列超声波距离模块开始工作时，在发送的前16个周期，陶

瓷晶振被8.5分频，形成49.4KHz的超声波信号，然后通过三极管Q1和变压器T1输送至超声波传感器。发送之后陶瓷晶振被4.5分频，以供单片机定时用。TL852是专门为接收超声波而设计的芯片。因为返回的超声波信号比较微弱，需要进行放大才能被单片机接收，TL852主要提供了放大电路，当TL852接收到4个脉冲信号时，就通过REC给TL851发送高电平表明超声波已经接收。

2.3 AT89C51单片机

本系统采用AT89C51来实现对Polaroid 600系列传感器和Polaroid 6500系列超声波距离模块的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电 平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。 超声波测距的硬件示意图如图3所示：

图3 超声波测距的硬件示意图

3、系统软件设计

系统程序流程图如图4所示：

图4超声波测距程序流程图

工作时，微处理器AT89C51先把P1.0置0，启动超声波传感器发射超声波，同时启动内部定时器T0开始计时。由于我们采用的超声波传感器是收发一体 的，所以在发送完16个脉冲后超声波传感器还有余震，为了从返回信号识别消除超声波传感器的发送信号，要检测返回信号必须在启动发射信号后2.38ms才 可以检测，这样就可以抑制输出得干扰。当超声波信号碰到障碍物时信号立刻返回，微处理器不停的扫描INT0引脚，如果INT0接收的信号由高电平变为低电平，此时表明信号已经返回，微处理器进入中断关闭定时器。再把定时器中的数据经过换算就可以得出超声波传感器与障碍物之间的距离。

4、实验数据处理

由于受环境温度、湿度的影响，超声传感器的测量值与实际值总有一些偏差，表1列出了本超声测距系统测量值与对应的实际值：

表1超声测距系统测量值与实际值 单位：cm

从表中的数据可以看出，测量值总是比实际值大出大约7cm，经过分析原因主要有三个方面：第一方面，超声波传感器测得的数据受环境温度的影响；第二方面，指令运行需占用一定的时间而使得测量的数据偏大；第三方面，为了防止其他信号的干扰，单片机开始计数时，驱动电路发送16个脉冲串。对于单个回声的方式，当

驱动电路接收到碰到障碍物返回的第四个脉冲时就停止计数，所以最终测得的时间比实际距离所对应的时间多出四个脉冲发送的时间。为了减小测量值与实际值的偏差，我们采用最小二乘法[4~5]对表1的数据进行修正。经过拟合，我们得到下面的方程：

y=1.0145x-9.3354 （其中：y为实际值，x为测量值）

修正后本超声波测距系统测量值与实际值的对应关系如表2所示：

表2 修正后超声测距系统测量值与实际值 单位：cm

从修正后的数据我们可以看出，系统的测量误差在±2%以内，满足我们的测量要求。

5、结论

利用超声波传感器进行测距，其中主要的就是要保证在电路设计上一定要满足电路工作的可靠性、稳定性。经过实验与分析，我们认为用6500系列距离模块和600系列超声波传感器进行距离的测量简单、经济、可靠，测得数据的误差比较小。

8. 光电技术设计一个微小位移的测量装置

可以参考下光电电子光栅尺原理

9. 想要设计一个测量距离的装置

你这问题确实值得思考，不过这东西做出来了，那你不是发财了，可以申请专利了吧！嘿嘿~~ 支持你的想法~

10. 如何利用压电式传感器设计一个测量轴承支座受力情况的装置。

基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感专元件由压电材属料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。
轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。
按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。其中滚动轴承已经标准化、系列化，但与滑动轴承相比它的径向尺寸、振动和噪声较大，价格也较高。
滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成，严格的说是由外圈、内圈、滚动体、保持架、密封、润滑油 六大件组成。主要具备外圈、内圈、滚动体就可定意为滚动轴承。按滚动体的形状，滚动轴承分为球轴承和滚子轴承两大类。