基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距設(shè)計(jì)與研究

1、科技信息高校講臺(tái)年第期基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距設(shè)計(jì)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(jī)的超聲波測(cè)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(cè)距，車(chē)輛倒車(chē)防撞報(bào)警裝置。關(guān)鍵詞】單片機(jī)；測(cè)距系統(tǒng)；超聲波【，：（）：；：；引言由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離比較遠(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)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、容易做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求。設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距儀用專(zhuān)用的集成電路的成本很高，并且沒(méi)有顯示，操作

2、比較不方便。本文嘗試用單片機(jī)為核心的低成本、簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)收發(fā)功能、小型化數(shù)字顯示超聲波測(cè)距儀的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法。硬件設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)硬件框圖（如圖）圖信號(hào)處理機(jī)是系統(tǒng)的核心部分，由單片機(jī)及外圍電路負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和處理，根據(jù)給定的運(yùn)行參數(shù)控制距離顯示及傳感器的具體運(yùn)行。液晶顯示功能是根據(jù)主控制機(jī)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(jī)的指令正確發(fā)送和接收的超聲波。系統(tǒng)說(shuō)明超聲波測(cè)距是通過(guò)不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收的時(shí)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(guò)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(mén)接成推挽方式驅(qū)動(dòng)超聲波換能器。接收放大為小信號(hào)放大，因?yàn)榉糯蟊稊?shù)很高，設(shè)計(jì)時(shí)要注意防止自激。運(yùn)放使用增益帶寬積為的低噪聲運(yùn)發(fā)，單電源方式供電。為運(yùn)放參考電源的退耦電容，如果沒(méi)有它將容易引起自激。設(shè)計(jì)時(shí)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(hào)經(jīng)過(guò)放大后成方波輸出。因?yàn)闆](méi)有使用價(jià)格較貴的運(yùn)放，所以方波的低電平不能達(dá)到的邏輯低電平。需要通過(guò)三極管和分壓電阻進(jìn)行電平匹配，適當(dāng)調(diào)整分壓比使輸入信號(hào)能夠觸發(fā)單片機(jī)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(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)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(gè)壓晶片和一個(gè)共振板，當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓晶片的固有頻率時(shí)，壓電晶片就會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，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(shí)，將壓迫電電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，這時(shí)它就成了超聲波接收器了。軟件設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)程序流程：定時(shí)器在脈沖串發(fā)送完畢后馬上開(kāi)啟，定時(shí)器工作在方式，通過(guò)查詢(xún)外部中斷方式檢測(cè)回波是否到達(dá)，到達(dá)后關(guān)閉定時(shí)器，取出的定時(shí)值即為聲波來(lái)回傳播使用的時(shí)間。需要注意的是因?yàn)槌暡〒Q能器具有尖銳的選頻特性，所以發(fā)出的脈沖串需要嚴(yán)格等于，否則信號(hào)通過(guò)換能器衰減嚴(yán)重。在調(diào)試時(shí)可以調(diào)整脈沖發(fā)出后的延時(shí)值來(lái)改變測(cè)距盲區(qū)，

5、即最小測(cè)量距離。使用時(shí)點(diǎn)按復(fù)位按鈕可進(jìn)行一次測(cè)量。軟件流程圖（如圖）部分程序：；發(fā)出若干個(gè)脈沖：圖，；延時(shí)，避開(kāi)直射波科技信息高校講臺(tái)年第期，：，；減去初值，；得到聲波傳播時(shí)間，；得到來(lái)回距離（），無(wú)符號(hào)二進(jìn)制乘法，；除以，得到單程距離，（上接第頁(yè)）（老式英語(yǔ)）看守人。形容的不是乏味的中等階級(jí)就是富有掌權(quán)之人。（老式德語(yǔ)）莊園的領(lǐng)主。這個(gè)名字給人數(shù)種不同的看法。懦弱的四眼書(shū)蟲(chóng)，野心勃勃，獨(dú)立自主的專(zhuān)業(yè)人士，或是強(qiáng)壯，隨和的農(nóng)夫。（拉?。┑弁醯囊馑?。謝謝做的的雕像，人們對(duì)的印象是強(qiáng)壯莊嚴(yán)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(rèn)為是個(gè)獨(dú)來(lái)獨(dú)往的死硬派有可能是飛行員或小偷。古英語(yǔ)，瓦匠。

6、給人兩種印像：富有自大或者肥碩善良無(wú)憂(yōu)無(wú)慮的生意人。原為蘇格蘭語(yǔ)，看管家畜的人，有時(shí)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(gè)名字給人兩種印象：英俊（古德語(yǔ)）“詭詐，老是與麻煩脫不了關(guān)系的人；或是努力工作的會(huì)計(jì)，聰明但乏小國(guó)王”味。（愛(ài)爾蘭）“。被形容為強(qiáng)壯，活躍的男子，長(zhǎng)得很英俊卻很害羞。（古德語(yǔ)）著名的槍手。被視作英俊的公主”男子，友善，討人喜歡充滿(mǎn)樂(lè)趣。（希伯來(lái)）“這個(gè)名字讓人聯(lián)想到矮小，美麗，卷發(fā)的女孩，保守又友善。來(lái)自法語(yǔ)，意為倉(cāng)庫(kù)保管人或糧食分配者。人們對(duì)他的印象直接來(lái)自。人們想象中的是灰發(fā)的年長(zhǎng)男子，極為幽默。六、地點(diǎn)，地區(qū)的名稱(chēng)例如

7、：（古英語(yǔ)），停船的港口。給人的印象是富有的英國(guó)女性，有著獨(dú)特的個(gè)性。（老式英語(yǔ)）意為州的牧場(chǎng)，同，。給人兩種不同的印象：一個(gè)是可愛(ài)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(ài)嬌小，圓潤(rùn)的金發(fā)女孩，友善，逢場(chǎng)作戲，然而卻十分健忘。（老式英語(yǔ)）“來(lái)自耀眼的牧場(chǎng)”。人們將描繪成灰發(fā)版的可愛(ài)，甜美，卷發(fā)，娃娃臉，有點(diǎn)過(guò)重。人們認(rèn)為是美麗性感（拉丁語(yǔ)）來(lái)自邊界。的女子，熱情而俏皮。七、物品例如：又長(zhǎng)又重的釘子。被描繪為獨(dú)立強(qiáng)悍的街頭有些人則以為這個(gè)名字很適合寵物，比如老大，可能是莽夫或拳擊手。狗。古法語(yǔ)，琥珀。令人聯(lián)想到高恌，氣質(zhì)優(yōu)雅的紅發(fā)女孩，聰實(shí)際上是一種綠寶石

8、的名字。敏，性感，堅(jiān)強(qiáng)又傲慢。英語(yǔ)。后變?yōu)榕嗣＠∶?，意為幸福的禮品。（希伯來(lái)）財(cái)富；的女子名，大部份人認(rèn)為是個(gè)甜美，美麗，受歡迎的女孩，有些人認(rèn)為她是個(gè)美麗驕縱的富家女孩；其他的人則認(rèn)為她是個(gè)難以駕馭的女強(qiáng)人。（希臘）皇冠的意思。的女性型式。大部份的人認(rèn)為是纖細(xì)，美麗的女性，世故非常自我模特兒，大概是吧。有些人認(rèn)為她是非常善良的女孩。結(jié)成結(jié)的繩索”，用它來(lái)比喻原為希伯來(lái)文，意為“忠誠(chéng)的妻子”“。如圖結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)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(kuò)張實(shí)現(xiàn)多種功能系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和調(diào)試?？墒且?yàn)闆](méi)有使用套管等材料進(jìn)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(shí)聲速傳播速度的變化，沒(méi)有加入溫度傳感器，所以誤差隨外部溫度條件而不同。改進(jìn)方案是考慮加入溫度傳感器，根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量到的溫度計(jì)算出聲波傳播的速度，再計(jì)算實(shí)際距離。附聲速與溫度的關(guān)系表：科溫度（）聲速（）八、天文例如：（拉丁）“星星”之意；的簡(jiǎn)寫(xiě)。大部份人認(rèn)無(wú)是穿著樸素，古板，努力的工作者，反應(yīng)遲鈍號(hào)發(fā)牢騷者。月光之意。給人的印象是個(gè)性開(kāi)朗，面貌柔美的女子，溫柔嫻熟，但有人認(rèn)為她的個(gè)性陰晴不定難以捉摸。參考文獻(xiàn)】【劉鳳然，基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)傳感器世界李麗霞，單片機(jī)在超聲波測(cè)距中的應(yīng)用電子技術(shù)蔡美琴等，系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用北京：高等教育出版社，九、時(shí)間黎明”的意思。任們認(rèn)為是美麗的，優(yōu)（波斯）“雅的金發(fā)女子，充滿(mǎn)活力又熱心，雖然不是太精明。（希伯來(lái)）同美好的春天”的意思。大部份人和有“（拉?。?。認(rèn)為有如鄰家女孩，活潑，可愛(ài)，有著中等的容貌及身材。有些人則認(rèn)為是平凡愚蠢的女孩。上述簡(jiǎn)要地談了英語(yǔ)人名的來(lái)源與含義。人人都有名字，對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，給學(xué)生，根據(jù)其特點(diǎn)取一個(gè)有意義的英文名字可以增強(qiáng)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(guó)文化的一個(gè)窗口?？茋?yán)寒亮，超聲波測(cè)距儀南昌：南昌大學(xué)，作者簡(jiǎn)介：