超声波传感器数据采集及界面开发要点.docVIP

无线传感网络技术 课程实训(论文) 超声波传感器数据采集及界面开发 院（系）名称 电子与信息工程学院 专业班级 物联网121 学号 120402066 学生姓名 江立骥 指导教师 李锐 副教授 起 止 时 间： 2015.6.29—2015.7.17 课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电子与信息工程学院 教研室：物联网工程 学 号 120402066 学生姓名 江立骥 专业班级 物联网121 课程设计（论文）题目 超声波传感器数据采集及界面开发 课程设计（论文）任务 任务要求： 1、建立点对点的无线传感网络； 2、在上位机开发出GUI界面； 3、读取超声波传感器采集数据； 4、数据经串口在GUI界面中显示； 5、采集数据转化为具有实际意义的可用数据。 技术要求： 1、GUI界面采用MATLAB语言进行开发； 2、无线数据通信部分采用Zigbee协议； 3、系统正常运行，软件界面友好、操作简单。 指导教师评语及成绩 平时成绩： 答辩成绩： 论文成绩： 作品成绩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 注：平时成绩占20%，答辩成绩占20%，论文成绩占40%，作品成绩20%。目 录 第1章 绪论 1 1.1超声波传感器发展概况 1 1.2超声波传感器在物联网技术中的应用 2 1.3本文研究内容 2 第2章 总体设计方案 3 2.1 方案论证 3 2.2总体设计方案框 3 第3章 单元设计 5 3.1超声波传感器特性与参数： 5 3.1.1超声波传感器特性? 5 3.1.2超声波传感器参数 5 3.2 模块工作原理 6 第4章调试 8 4.1 MATLAB开发环境 8 4.2程序代码 11 4.3.1打开串口 11 4.3.2停止显示 12 4.3.3十进制显示 13 4.3.4 清空 13 4.3.5 清空发送区 14 第章 测试与数据分析 15 5.1仿真与调试 15 5.2数据的采集 15 第6章 总结 18 参考文献 19 第1章 绪论 1.1发展概况 1.3本文研究内容 第2章 总体设计方案 2.1 方案论证 2.1总体界面 2.2总体设计方案框 图2.2总体设计方框图 第3章 单元设计 .1超声波传感器特性与参数： 3.1.1超声波传感器特性? ??当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器，所谓叫双压电晶片元件，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。基于以上作用，便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。超声波传感器的主要性能指标包括： （1）工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。 （2）工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。 （3）灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。 3.1.2超声波传感器参数 小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的参数。 使用电压：DC5V 静态电流：小于2mA 电平输出：高5V 电平输出：底0V 感应角度：不大于15度 探测距离：2cm-450cm 高精度：可达0.3cm 板上接线方式，VCC、trig（控制端）、 echo（接收端）、 out（空脚）、 GND 图3.1超声波时序图 3.2 模块工作原理 最常用的超声测距的方法是回声探测法，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的