基于單片機的超聲波測距設(shè)計與研究

1、科技信息高校講臺年第期基于單片機的超聲波測距設(shè)計與研究柴政凌云（江西理工大學(xué)南昌校區(qū)信息工程系江西南昌）摘要】基于單片機的超聲波測距儀。借助壓電式陶瓷傳感器（），其適用范圍：家用電器和其他電子設(shè)備的遙控裝置；超【聲測距，車輛倒車防撞報警裝置。關(guān)鍵詞】單片機；測距系統(tǒng)；超聲波【，：（）：；：；引言由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離比較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如：測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、容易做到實時控制，并且在測量精度方面也能達到工業(yè)實用的要求。設(shè)計超聲波測距儀用專用的集成電路的成本很高，并且沒有顯示，操作

2、比較不方便。本文嘗試用單片機為核心的低成本、簡單實現(xiàn)收發(fā)功能、小型化數(shù)字顯示超聲波測距儀的硬件電路和軟件設(shè)計方法。硬件設(shè)計與分析系統(tǒng)硬件框圖（如圖）圖信號處理機是系統(tǒng)的核心部分，由單片機及外圍電路負責(zé)數(shù)據(jù)的采集、運算和處理，根據(jù)給定的運行參數(shù)控制距離顯示及傳感器的具體運行。液晶顯示功能是根據(jù)主控制機的指令以顯示當(dāng)前收發(fā)傳感器接收頭間的距離。接受傳感器功能是根據(jù)主控制機的指令正確發(fā)送和接收的超聲波。系統(tǒng)說明超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收的時間差，然后根據(jù)公式，式中為超聲波波速。硬件結(jié)構(gòu)：顯示部分為字符液晶模塊，通過總線連接方式接在上。模擬放大部分分

3、為發(fā)射放大和接收放大。發(fā)射放大部分由一片六非門接成推挽方式驅(qū)動超聲波換能器。接收放大為小信號放大，因為放大倍數(shù)很高，設(shè)計時要注意防止自激。運放使用增益帶寬積為的低噪聲運發(fā)，單電源方式供電。為運放參考電源的退耦電容，如果沒有它將容易引起自激。設(shè)計時在放大器部分大面積覆銅接地也有一定改善。接收到的超聲波信號經(jīng)過放大后成方波輸出。因為沒有使用價格較貴的運放，所以方波的低電平不能達到的邏輯低電平。需要通過三極管和分壓電阻進行電平匹配，適當(dāng)調(diào)整分壓比使輸入信號能夠觸發(fā)單片機的外部中斷。部分硬件電路圖（如圖）壓電陶瓷超聲波傳感器壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)如

4、圖所示，它有兩個壓晶片和一個共振板，當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓晶片的固有頻率時，壓電晶片就會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未加外電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時，將壓迫電電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換成電信號，這時它就成了超聲波接收器了。軟件設(shè)計軟件結(jié)構(gòu)程序流程：定時器在脈沖串發(fā)送完畢后馬上開啟，定時器工作在方式，通過查詢外部中斷方式檢測回波是否到達，到達后關(guān)閉定時器，取出的定時值即為聲波來回傳播使用的時間。需要注意的是因為超聲波換能器具有尖銳的選頻特性，所以發(fā)出的脈沖串需要嚴格等于，否則信號通過換能器衰減嚴重。在調(diào)試時可以調(diào)整脈沖發(fā)出后的延時值來改變測距盲區(qū)，

5、即最小測量距離。使用時點按復(fù)位按鈕可進行一次測量。軟件流程圖（如圖）部分程序：；發(fā)出若干個脈沖：圖，；延時，避開直射波科技信息高校講臺年第期，：，；減去初值，；得到聲波傳播時間，；得到來回距離（），無符號二進制乘法，；除以，得到單程距離，（上接第頁）（老式英語）看守人。形容的不是乏味的中等階級就是富有掌權(quán)之人。（老式德語）莊園的領(lǐng)主。這個名字給人數(shù)種不同的看法。懦弱的四眼書蟲，野心勃勃，獨立自主的專業(yè)人士，或是強壯，隨和的農(nóng)夫。（拉?。┑弁醯囊馑?。謝謝做的的雕像，人們對的印象是強壯莊嚴相當(dāng)有自我風(fēng)格的人，但別人眼中卻稍嫌莽撞。有些人卻認為是個獨來獨往的死硬派有可能是飛行員或小偷。古英語，瓦匠。

6、給人兩種印像：富有自大或者肥碩善良無憂無慮的生意人。原為蘇格蘭語，看管家畜的人，有時可解釋成看管物業(yè)的人。給人兩種印象：雄壯威武的高手或是聰明教養(yǎng)良好的士紳。保衛(wèi)者”，這個名字給人兩種印象：英?。ü诺抡Z）“詭詐，老是與麻煩脫不了關(guān)系的人；或是努力工作的會計，聰明但乏小國王”味。（愛爾蘭）“。被形容為強壯，活躍的男子，長得很英俊卻很害羞。（古德語）著名的槍手。被視作英俊的公主”男子，友善，討人喜歡充滿樂趣。（希伯來）“這個名字讓人聯(lián)想到矮小，美麗，卷發(fā)的女孩，保守又友善。來自法語，意為倉庫保管人或糧食分配者。人們對他的印象直接來自。人們想象中的是灰發(fā)的年長男子，極為幽默。六、地點，地區(qū)的名稱例如

7、：（古英語），停船的港口。給人的印象是富有的英國女性，有著獨特的個性。（老式英語）意為州的牧場，同，。給人兩種不同的印象：一個是可愛聰明，眼高于人的中學(xué)美少女；或是愚蠢又矮又胖多話的女孩。，同，大部份人把想成可愛嬌小，圓潤的金發(fā)女孩，友善，逢場作戲，然而卻十分健忘。（老式英語）“來自耀眼的牧場”。人們將描繪成灰發(fā)版的可愛，甜美，卷發(fā)，娃娃臉，有點過重。人們認為是美麗性感（拉丁語）來自邊界。的女子，熱情而俏皮。七、物品例如：又長又重的釘子。被描繪為獨立強悍的街頭有些人則以為這個名字很適合寵物，比如老大，可能是莽夫或拳擊手。狗。古法語，琥珀。令人聯(lián)想到高恌，氣質(zhì)優(yōu)雅的紅發(fā)女孩，聰實際上是一種綠寶石

8、的名字。敏，性感，堅強又傲慢。英語。后變?yōu)榕嗣?。拉丁名，意為幸福的禮品。（希伯來）財富；的女子名，大部份人認為是個甜美，美麗，受歡迎的女孩，有些人認為她是個美麗驕縱的富家女孩；其他的人則認為她是個難以駕馭的女強人。（希臘）皇冠的意思。的女性型式。大部份的人認為是纖細，美麗的女性，世故非常自我模特兒，大概是吧。有些人認為她是非常善良的女孩。結(jié)成結(jié)的繩索”，用它來比喻原為希伯來文，意為“忠誠的妻子”“。如圖結(jié)束語本系統(tǒng)最大的優(yōu)點是可以重復(fù)性好，其控制器部分的最小系統(tǒng)板可以加以不同的外圍擴張實現(xiàn)多種功能系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試。可是因為沒有使用套管等材料進行處理，所以雜散波影響較大。另外本儀器未考慮溫度變

9、化時聲速傳播速度的變化，沒有加入溫度傳感器，所以誤差隨外部溫度條件而不同。改進方案是考慮加入溫度傳感器，根據(jù)實時測量到的溫度計算出聲波傳播的速度，再計算實際距離。附聲速與溫度的關(guān)系表：科溫度（）聲速（）八、天文例如：（拉?。靶切恰敝?；的簡寫。大部份人認無是穿著樸素，古板，努力的工作者，反應(yīng)遲鈍號發(fā)牢騷者。月光之意。給人的印象是個性開朗，面貌柔美的女子，溫柔嫻熟，但有人認為她的個性陰晴不定難以捉摸。參考文獻】【劉鳳然，基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)傳感器世界李麗霞，單片機在超聲波測距中的應(yīng)用電子技術(shù)蔡美琴等，系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用北京：高等教育出版社，九、時間黎明”的意思。任們認為是美麗的，優(yōu)（波斯）“雅的金發(fā)女子，充滿活力又熱心，雖然不是太精明。（希伯來）同美好的春天”的意思。大部份人和有“（拉?。?，六月。認為有如鄰家女孩，活潑，可愛，有著中等的容貌及身材。有些人則認為是平凡愚蠢的女孩。上述簡要地談了英語人名的來源與含義。人人都有名字，對于教師來說，給學(xué)生，根據(jù)其特點取一個有意義的英文名字可以增強學(xué)生學(xué)習(xí)英文的興趣。并且，這也是讓學(xué)生了解外國文化的一個窗口?？茋篮?，超聲波測距儀南昌：南昌大學(xué)，作者簡介：