基于單片機(jī)超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)摘要：電子測(cè)距儀要求測(cè)量范圍在0.105.00m，測(cè)量精度1cm，測(cè)量時(shí)與被測(cè)物體無(wú)直接接觸，能夠清晰穩(wěn)定地顯示測(cè)量結(jié)果。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。超聲波測(cè)距器，可以應(yīng)用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控，也可用于液位、井深、管道長(zhǎng)度的測(cè)量等場(chǎng)合。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在移動(dòng)機(jī)器人的研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。該測(cè)距儀采用NE555電路、兩級(jí)放大電路和電平比較電路

2、實(shí)現(xiàn)了超聲波的發(fā)射與接收。單片機(jī)為該測(cè)距儀的核心單元，實(shí)現(xiàn)發(fā)射電路的控制和接收數(shù)據(jù)的處理。本系統(tǒng)在10200cm的距離內(nèi)測(cè)量精度可達(dá)±0.5cm，并且易于調(diào)試，成本低廉，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和良好的市場(chǎng)前景。 關(guān)鍵字：超聲波傳感器，測(cè)距儀，PIC16F876AAbstract：Ultrasonic Ranging, can be used in car reversing, the construction site and the location of some industrial site monitoring, can also be used if the level, d

3、epth and length of the pipeline, such as measurement occasions. Measurement of the requirements in the 0.10-5.00 m, precision 1 cm, with the measurement of detected objects without direct contact, being able to clearly show stable measurement results. Because of the strong point of ultrasonic energy

4、 consumption slow, medium of communication in the longer distance, thus frequently used ultrasonic distance measurement, such as the range finder and level measurement and so on can be achieved by ultrasound. Use of ultrasonic testing is often more rapid, convenient and simple terms, easy to achieve

5、 real-time control, and measurement accuracy can meet the practical requirements of industry, in the mobile robot has been developed on a wide range of applications.The range finder only NE555 circuit， two amplifier circuit and the level achieved a comparison of launching and receiving ultrasound. S

6、CM range finder for the core elements for launching the circuit control and receive data processing. 10-200 cm in the system of distance measurement accuracy up to ± 0.5cm， and easy to debug， low-cost， with strong practical value and good market prospects.Keywords: Ultrasonic sensors, range fin

7、der, PIC16F876A目 錄一、系統(tǒng)方案比較與選擇4方案一：利用分立模塊的超聲波測(cè)距儀4方案二：基于PIC16F876A單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀4二、理論分析與計(jì)算61、測(cè)量與控制方法62、理論計(jì)算6三、電路與程序設(shè)計(jì)71、檢測(cè)與驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)72、總體電路圖123、軟件設(shè)計(jì)與工作流程圖14四、系統(tǒng)調(diào)試151 超聲波測(cè)距誤差分析152 提高精度的方案及系統(tǒng)設(shè)計(jì)163、測(cè)量結(jié)果18五、創(chuàng)新發(fā)揮19六、設(shè)計(jì)結(jié)論20一、系統(tǒng)方案比較與選擇 方案一：利用分立模塊的超聲波測(cè)距儀系統(tǒng)包括超聲波測(cè)距模組、LED數(shù)碼顯示模組、驅(qū)動(dòng)模組控制模組及電源五部分。超聲波測(cè)距模塊主要由發(fā)射部分和接收部分組成，超聲波的

8、發(fā)射受主控制器控制（如圖1所示）；超聲波換能器諧振在40KHz的頻率，模塊上帶有40KHz方波產(chǎn)生電路。顯示模塊是一個(gè)8位段數(shù)碼顯示的LCD；測(cè)量結(jié)果的顯示用到三位數(shù)字段碼，格式為X點(diǎn)XX米，同時(shí)還用兩位數(shù)字段碼顯示數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)。電源采用9V的DC電源輸入，經(jīng)穩(wěn)壓管后得出5V以及3.3V的電源供系統(tǒng)各部分電路使用。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1 超聲波測(cè)距模塊組硬件框圖優(yōu)點(diǎn)：具有歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、出錯(cuò)管理功能。缺點(diǎn)：能測(cè)的最小距離比較長(zhǎng)，不能實(shí)現(xiàn)雙向測(cè)距，電路復(fù)雜性能穩(wěn)定性不高。方案二：基于PIC16F876A單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀超聲波測(cè)距儀主要以單片機(jī)PIC16F876A為核心，其發(fā)射器是利用壓電晶體的諧振帶動(dòng)

9、周圍空氣振動(dòng)來(lái)工作的.超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí) ，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器接收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。一般情況下，超聲波在空氣中的傳播速度為340m/ s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t ，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離 s，即s=340×t/2， 這就是常用的時(shí)差法測(cè)距。在測(cè)距計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)中，采用了相關(guān)計(jì)數(shù)法，其主要原理是：測(cè)量時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)先給發(fā)射電路提供脈沖信號(hào)，單片機(jī)計(jì)數(shù)器處于等待狀態(tài)，不計(jì)數(shù)；當(dāng)信號(hào)發(fā)射一段時(shí)間后，由單片機(jī)發(fā)出信號(hào)使系統(tǒng)關(guān)閉發(fā)射信號(hào)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)起始時(shí)的同步;當(dāng)接收信號(hào)的最后一個(gè)脈沖到來(lái)后，計(jì)

10、數(shù)器停止計(jì)數(shù)。雙向超聲波測(cè)距儀的系統(tǒng)主要有幾下部分組成（如圖2所示）： LED顯示模塊，PIC16F876A芯片，超聲波發(fā)射模塊，超聲波接收模塊，電源模塊等五大模塊組成。圖2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖優(yōu)點(diǎn)：雙向測(cè)距，精度高，功耗低。在電路中我們采用PIC芯片它的優(yōu)點(diǎn)是：精簡(jiǎn)指令使其執(zhí)行效率大為提高；徹底的保密性；其引腳具有防瞬態(tài)能力，通過(guò)限流電阻可以接至220V交流電源，可直接與繼電器控制電路相連，無(wú)須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來(lái)極大方便。基于上述兩種方案的比較，方案一，測(cè)量盲區(qū)較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且穩(wěn)定性不高。方案二，能進(jìn)行雙向測(cè)距，精度高，功耗低，模塊簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高。所以選用方案二。二、理論分析與計(jì)算1、

11、測(cè)量與控制方法聲波在其傳播介質(zhì)中被定義為縱波。當(dāng)聲波受到尺寸大于其波長(zhǎng)的目標(biāo)物體阻擋時(shí)就會(huì)發(fā)生反射；反射波稱為回聲。假如聲波在介質(zhì)中傳播的速度是已知的，而且聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時(shí)間可以測(cè)量得到，從聲波到目標(biāo)的距離就可以精確地計(jì)算出來(lái)。這就是本系統(tǒng)的測(cè)量原理。超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)由于此超聲波測(cè)距儀可以實(shí)現(xiàn)雙向測(cè)距，所以需進(jìn)行測(cè)距選擇，而這個(gè)測(cè)距選擇就以自動(dòng)選擇功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。2、理論計(jì)算圖4 測(cè)距的原理如圖4所示為反射時(shí)間法，是利用檢測(cè)聲波發(fā)出到接收到被測(cè)物反射回波的時(shí)間來(lái)測(cè)量距離其原理如圖所示，對(duì)于距離較短和要求不高的場(chǎng)合我們可認(rèn)為空氣中的聲速為常數(shù)，我

12、們通過(guò)測(cè)量回波時(shí)間T利用公式S=C*(T/2) 其中，S為被測(cè)距離、V為空氣中聲速、T為回波時(shí)間（T=T1+T2），可以計(jì)算出路程，這種方法不受聲波強(qiáng)度的影響，直接耦合信號(hào)的影響也可以通過(guò)設(shè)置“時(shí)間門”來(lái)加以克服。這樣可以求出距離：S=C(T1-T2)/2本次設(shè)計(jì)是用555時(shí)基電路振蕩產(chǎn)生40Hz的超聲波信號(hào)。其振蕩頻率計(jì)算公式如下：f=1.43/(R9+2*R10)*C5)三、電路與程序設(shè)計(jì)1、檢測(cè)與驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)A、器件選擇：本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要選取了以下一些器件：1.PIC16F876A：測(cè)距儀的核心單片機(jī)2.HEF4052B：雙4通道的模擬選擇器/分配器3.NE5532P：雙低噪聲運(yùn)算

13、放大器4.發(fā)射探頭R40-165.接受探頭T406.電位器53327.變壓器B、芯片介紹：PIC16F876A：28引腳器件有3個(gè)I/O端口，而40/44-pin裝置有5。28引腳器件有14中斷，而該裝置有40/44-pin 15。28引腳器件有5個(gè)A / D輸入渠道，而40/44-pin裝置有8。其引腳圖如圖5所示。圖5 PIC16F879A系列引腳圖NE5532P：1引腳A放大器輸出，2引腳A放大器反相輸入端，3引腳A放大器同相輸入，4引腳負(fù)電源，5引腳B放大器同相輸入端，6引腳B放大器反相輸入端，7引腳B放大器輸出，8引腳正電源。其引腳圖如圖5所示。圖6 NE5532P引腳圖HEF405

14、2B：HEF4052B是雙4通道的模擬選擇器/分配器，即可作為從4路的輸入信號(hào)中選擇一路作為輸出的選擇器 ，也可作為將一路輸入信號(hào)分配到4路輸出通道中的一路輸出的分配器。通道之間是雙向的。IC內(nèi)置的譯碼器有4個(gè)間接的模擬開關(guān)輸出，對(duì)2*4個(gè)通道進(jìn)行選擇/分配。MT#用作對(duì)AV1，AV2/DVD(共用),YPRPB/VGA（共用），TV四路伴音信號(hào)的選擇。其引腳圖如圖6所示。1腳、2腳、4腳、5腳的Y0B to Y3B和11腳、12腳、14腳、15腳的Y0A to Y3A為獨(dú)立的輸入/輸出通道；9腳A1、10腳A0為地址輸入（選擇端）；6腳E為使能端（低電平有效）；3腳ZB、13腳ZA為公用的輸

15、入/輸出通道；7腳VEE為輸入/輸出信號(hào)的下限值；8腳VSS為接地端；16腳VDD為供電端。其引腳圖如圖7所示。圖7 HEF4052B引腳圖以超聲波作為檢測(cè)手段，必須產(chǎn)生超生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個(gè)超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時(shí)候，將電能轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時(shí)候，則將超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。C、發(fā)射電路原理：圖8 發(fā)射電路原理 由圖9所示發(fā)射部分由高頻振蕩器、單脈沖發(fā)生器、編碼調(diào)制器、功率放大器及

16、超聲換能器組成。 單脈沖發(fā)生器在振蕩器的每個(gè)周期內(nèi)都被觸發(fā)，產(chǎn)生固定脈寬的脈沖序列，來(lái)自單片機(jī)的編碼信號(hào)對(duì)脈沖序列進(jìn)行編碼調(diào)制，經(jīng)功率放大后，通過(guò)超聲換能器發(fā)射超聲波。圖9 發(fā)射電路組成圖由555型電路組成多諧振蕩器，它的振蕩頻率為40kHz。RPI用來(lái)校準(zhǔn)振蕩頻率。多諧振蕩器產(chǎn)生的40kHz的脈沖由3腳輸出，經(jīng)D1、D2兩級(jí)緩沖、整形后，通過(guò)超聲波發(fā)射器UCM40-T向外發(fā)射。D、接收電路原理：圖10 接收電路原理本電路包括超聲波接收頭，電壓器、檢波電路和單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路，如圖11所示。超聲波接收頭 UCM4a-R將運(yùn)動(dòng)物體反射的超聲波接收并轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)后，由R5、C4組成的高頻濾波電路濾

17、除干擾脈沖后，經(jīng)RP2分壓調(diào)節(jié)，由C5、R6藕合至電壓放大器進(jìn)行電壓放大。RP2兼作超聲波接收頭的負(fù)載與接收靈敏度的調(diào)節(jié)電位器。圖11 接收電路組成圖E、穩(wěn)壓電源在各種電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設(shè)備唯一的能量來(lái)源，穩(wěn)壓電源的主要任務(wù)是將50Hz的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓和電流，從而滿足負(fù)載的需要，直流穩(wěn)壓電源一般由整流、濾波、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成。其電路圖如圖11所示。其中，變壓器將交流電源（220V/50Hz）變換位符合整流電路所需要的交流電壓；整流電路是具有但方向?qū)щ娦阅艿恼髌骷?，將交流電壓整流成單方向脈動(dòng)的直流電壓；濾波電路濾去單向脈動(dòng)直流電壓中的交流部分，保

18、留直流成分，盡可能供給負(fù)載平滑的直流電壓；穩(wěn)壓電路是一種自動(dòng)調(diào)節(jié)電路，在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，通過(guò)此電路使直流輸出電壓穩(wěn)定。F、顯示電路原理 超聲波測(cè)距儀顯示模塊如圖12所示。通過(guò)單片機(jī)的15、16、17三個(gè)管腳的信號(hào)控制三個(gè)三極管的B級(jí)，利用三極管的開關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的點(diǎn)亮，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。圖12 顯示模塊采用LED動(dòng)態(tài)顯示，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)PIC芯片的計(jì)算后傳到LED上，顯示精度是厘米。2、總體電路圖 本系統(tǒng)采用雙向測(cè)距，通過(guò)雙向收發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩方發(fā)送分別由082D和NE5534P兩個(gè)運(yùn)放來(lái)控制，將信號(hào)放大由超聲波傳感器發(fā)送；再經(jīng)過(guò)超聲波傳感器接收，由變壓器進(jìn)行耦合經(jīng)三極管放大，將左右（

19、分別由紅綠兩盞燈區(qū)分）兩組數(shù)據(jù)送入CD4052數(shù)據(jù)選擇器進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，選出信號(hào)強(qiáng)（測(cè)量距離近）的那個(gè)信號(hào)送入PIC主芯片，再由PIC進(jìn)行處理將結(jié)果送到數(shù)碼管顯示。其總體電路圖如圖13所示。圖13 超聲波測(cè)距儀總體電路圖3、軟件設(shè)計(jì)與工作流程圖超聲波測(cè)距儀的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。我們知道C語(yǔ)言程序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語(yǔ)言程序則具有較高的效率且容易精細(xì)計(jì)算程序運(yùn)行的時(shí)間，而超聲波測(cè)距儀的程序既有較復(fù)雜的計(jì)算（計(jì)算距離時(shí)），又要求精細(xì)計(jì)算程序運(yùn)行時(shí)間（超聲波測(cè)距時(shí)），所以控制程序可采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程。程序流程如圖14所示：圖14

20、 軟件設(shè)計(jì)流程框圖其工作流程是：上電后首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，緊接著調(diào)用顯示子程序，顯示完后判斷有沒(méi)有超聲波被接收，若有，則停止計(jì)時(shí)并將計(jì)時(shí)值送入距離計(jì)算子程序，然后將所測(cè)距離顯示1秒，最后返回進(jìn)行下一輪液位測(cè)量，若沒(méi)有信號(hào)進(jìn)來(lái)，則繼續(xù)調(diào)用顯示子程序。其流程圖如圖15所示。圖15 工作流程圖四、系統(tǒng)調(diào)試超聲波測(cè)距儀的制作和調(diào)試都比較簡(jiǎn)單，其中超聲波發(fā)射和接收采用15的超聲波換能器TCT40-10F1（T發(fā)射）和TCT40-10S1（R接收），中心頻率為40kHz，安裝時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距48cm，其余元件無(wú)特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來(lái)，則可提高抗干擾能力。根據(jù)測(cè)量

21、范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容C4的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好下載到單片機(jī)試運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測(cè)量的間隔時(shí)間，以適應(yīng)不同距離的測(cè)量需要。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路參數(shù)和程序，測(cè)距儀能測(cè)的范圍為0.105.0m，測(cè)距儀最大誤差不超過(guò)1cm。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對(duì)測(cè)量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測(cè)量要求。1 超聲波測(cè)距誤差分析 1、發(fā)射接收時(shí)間對(duì)測(cè)量精度的影響分析 采用 TR40 壓電超聲波傳感器，脈沖發(fā)射由單片機(jī)控制，發(fā)射頻率 40KHz ，忽略脈沖

22、電路硬件產(chǎn)生的延時(shí)，可知由軟件生成的起始時(shí)間對(duì)于一般要求的精度是可靠的。對(duì)于接收到的回波，超聲波在空氣介質(zhì)的傳播過(guò)程中會(huì)有很大的衰減，其衰減遵循指數(shù)規(guī)律。 設(shè)測(cè)量設(shè)備基準(zhǔn)面距被測(cè)物距離為h，則空氣中傳播的超聲波波動(dòng)方程為：由以上公式可知，超聲波在傳播過(guò)程中存在衰減，且超聲波頻率越高，衰減越快，但頻率的增高有利于提高超聲波的指向性。 經(jīng)以上分析，超聲波回波的幅值在傳播過(guò)程中衰減很大，收到的回波信號(hào)可能十分微弱，要想判斷捕獲到的第一個(gè)回波確定準(zhǔn)確的接受時(shí)間，必須對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行足夠的放大，否則不正確的判斷回波時(shí)間，會(huì)對(duì)超聲波測(cè)量精度產(chǎn)生影響。 2、當(dāng)?shù)芈曀賹?duì)測(cè)量精度的影響分析 當(dāng)?shù)芈曀賹?duì)超聲波測(cè)距

23、測(cè)量精度的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比收發(fā)時(shí)間的影響嚴(yán)重。超聲波在大氣中傳播的速度受介質(zhì)氣體的溫度、密度及氣體分子成分的影響，即： 由上式知，在空氣中，當(dāng)?shù)芈曀僦粵Q定于氣體的溫度，因此獲得準(zhǔn)確的當(dāng)?shù)貧鉁乜梢杂行У奶岣叱暡y(cè)距時(shí)的測(cè)量精度。工程上常用的由氣溫估算當(dāng)?shù)芈曀俚墓饺缦拢?式中C0=331.4m/s ； T為絕對(duì)溫度，單位K 。 此公式一般能為聲速的換算提供較為準(zhǔn)確的結(jié)果。實(shí)際情況下，溫度每上升或者下降 1oC, 聲速將增加或者減少 0.607m /s ，這個(gè)影響對(duì)于較高精度的測(cè)量是相當(dāng)嚴(yán)重的。因此提高超聲波測(cè)量精度的重中之重就是獲得準(zhǔn)確的當(dāng)?shù)芈曀佟?2 提高精度的方案及系統(tǒng)設(shè)計(jì) （1）溫度校正的方

24、法提高測(cè)距精度 由上述的誤差分析知，如果能夠知道當(dāng)?shù)販囟龋瑒t可根據(jù)公式 求出當(dāng)?shù)芈曀?，從而能夠獲得較高的測(cè)量精度。而問(wèn)題的關(guān)鍵在于獲得溫度數(shù)據(jù)的方法。采用熱敏電阻、熱電耦、集成溫度傳感器都可以獲得較為準(zhǔn)確的溫度值。 為了便于對(duì)溫度信號(hào)的數(shù)據(jù)采集及處理，我們采用 DALASS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 集成溫度傳感器。 DS18B20 采用了 DALASS 公司的 1-WIRE 總線專利技術(shù)，能夠僅在占用控制器一個(gè) I/O 口的情況下工作（芯片可由數(shù)據(jù)線供電），極大的方便了使用者的調(diào)試使用，而且其在 10oC 85oC 的工作環(huán)境下可以保持± 0.5% 的使用精度，在這個(gè)空間內(nèi)足以保

25、證為超聲波測(cè)距設(shè)備提供足夠的精度范圍。 通過(guò) DS18B20 芯片獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由 1-WIRE 總線傳至 MCU ，由軟件進(jìn)行聲速換算。為了更好的實(shí)現(xiàn)換算過(guò)程同時(shí)兼顧設(shè)備的使用成本，我們采用宏晶公司的最新推出的 STC12C5410 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距的各項(xiàng)功能。 STC12C5410 采用了低成本、低功耗、強(qiáng)抗干擾設(shè)計(jì)，并且在最高支持 48MHz 的前提下能夠?qū)崿F(xiàn) 1 個(gè)時(shí)鐘 / 機(jī)械周期的運(yùn)行速度。由于能夠使用高頻率的晶振，因此相對(duì)于普通單片機(jī)來(lái)說(shuō)可以有效的減少由計(jì)時(shí)問(wèn)題帶來(lái)的量化誤差，能夠滿足較高精度超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)要求。 （2）標(biāo)桿校正的方法提高測(cè)距精度 在復(fù)雜環(huán)境下，如果難于

26、獲得環(huán)境溫度，或者不便獲得環(huán)境溫度時(shí)，如果仍舊要求較高的測(cè)量精度，我們采用所謂標(biāo)桿校正的方法實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距精度的校正。標(biāo)桿校正的示意圖如圖15 所示。圖16 標(biāo)桿校正的示意圖超聲波測(cè)距裝置首先測(cè)量距離已知為 h 的基平面（標(biāo)桿）聲波往返所用的時(shí)間，而后由測(cè)得的時(shí)間和距離 h 根據(jù)公式 求出當(dāng)?shù)芈曀?。通過(guò)這樣的方法，我們也能夠順利的求出聲速，省去了使用傳感器測(cè)量溫度所帶來(lái)的麻煩。因此，只用為測(cè)距設(shè)備設(shè)定“標(biāo)定”和“測(cè)量”兩種狀態(tài)，即能夠?qū)崿F(xiàn)溫度校正所能實(shí)現(xiàn)的高精度測(cè)距功能。3、測(cè)量結(jié)果按照設(shè)計(jì)的硬件電路和軟件，做成成品，調(diào)試好后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1和表2所示。其中表1為左邊測(cè)距數(shù)據(jù)（

27、綠燈亮?xí)r），表2為右邊測(cè)距數(shù)據(jù)（紅燈亮?xí)r）。測(cè)量單位：cm。表1 左邊測(cè)距數(shù)據(jù)實(shí)際距離12131415161718192025測(cè)量距離13141516171819212326誤 差0111111331實(shí)際距離303540455061708090100測(cè)量距離313741465061708090100誤 差1211000000實(shí)際距離130150200250270280300310315320測(cè)量距離130149199247269277298308312318誤 差0113132232實(shí)際距離323327333338343348352359362367測(cè)量距離325330335340345350355360365370誤 差2322223133表2 右邊測(cè)距數(shù)據(jù)實(shí)際距離13141516171819202530測(cè)量距離13151617171819203631誤 差0111000011實(shí)際距離35