超声波测距仪论文

超声波测距系统在一个场合下使用时精确度会有所不同。通常它的错误比较大且时常不能符合应用的需要。在本文中，在特殊场合可用于非接触测量距离的新超声波测距系统，采用单芯片、超声波测距技术和传感器技术设计。距离和温度测量数据通过液晶显示屏显示，由单芯片机控制的发射和接收超声波，根据时间差定位的方法来测量距离。

为了提高测量精度，温度传感器用于测量温度和温度补整，该系统还采用了语音广播系统，这使得它精度更高，更方便、更广泛的被应用。

关键词：超声波传感器；测量距离；单片机

I.介绍

距离是在不同场合和控制检波上的一个关键的必要参数。 因此，如何提高数据精度已成为一个问题。

虽然有多种定位方法，如激光测距仪，微波测距，红外线和超声波测距。 然而，超声波测距仪是一种简单可行的方法。

X.K.Song et al.[1]认为，一种超声波测距电路，甚至有专门的集成电路超声波测距仪。

然而，一些电路复杂性、技术难度、调试困难、组件难买的问题存在着。

本文介绍的电路成本低、性能可靠、易于购买组件，并结合单芯片的数据处理，使得测量精度得到了提高。

该电路是比较容易实现的电路，更加稳定可靠。

在特殊场合可用于非接触测量距离的新超声波测距系统，采用单芯片、超声波测距技术和传感器技术设计。超声波是一种超出了人们听觉范围（16KHz）的声波。 它有一些特征，如高频率，沿线传播，良好的方向性，小衍射，穿透力强，慢速度（340米/秒）等。

超声波测距采用一种非接触式检测方法来检测在黑暗、灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣环境中的对象，具有一定的适应性，它结构简单、体积小，可提供可靠的信号处理等等。

因此，在目标识别、车辆自动导航、液位测量、机械手控制方面它具有广泛的应用[2]。

超声波测距原理

因为声音压力水平和超声波传感器的灵敏度最大值是40KHz，本文中传感器40KHz的频率，已被应用于工作中。

工作原理如下：当超声波发射器发射超声波时，开始记录时间，当超声波遇到障碍时会被反映出来并且由超声波接收器接收，此时停止时钟。

Z.H.田和J.G.曹[3]认为超声波发射器和障碍之间的距离将通过公式计算：l=ct/2 (1)

其中，L为超声波发射器和障碍物之间的距离。

系统硬件电路由单芯片，超声波发射器和接收器模块，液晶显示模块，语音广播

模块和温度补偿电路模块构成。其结构框图如图1. 一．超声波发射器的模块化设计

(1)555芯片已被用于发射振荡驱动电路。当I / O端口的单片机的P2.3等于0，发射电路将停止振荡。电路设计如图2。振荡频率的计算公式如下：f=1.43/((R2+2R1)C3)

(2)为了确保足够的驱动能力为555时基，12V电源就会开始启动。

二．超声波接收模块设计

TLC393比较器电路中使用了系统，它不需要像运算放大器电路组成相位补偿和适应高速工作。接收器电路如图3。比较器输出的矩形脉冲，触发单片机的外部就会中断。

软件控制是系统的核心，其采用模块化设计。系统的功能由四部分组成：超声波测距模块、显示模块、语音广播模块和温度检测模块。

A.超声波测距模块

超声波测距模块分为三个子过程：超声脉冲发生器子程序，超声波接收中断服务子程序和距离计算子程序。

脉冲发生器的工作子程序子程序过程如下： 首先在“开始”按钮被按下，当距离计数器开始工作，P2.3端口将推出250us负脉冲，然后促使超声波发射器发射十条25us脉冲，这将使得超声波发射超声波探测器发射250us超声波。超声波接收中断服务子程序可用于处理收到的外部中断的超声波。经过超声波被障碍物反射，然后被超声波接收器接收，那么这些超声波波形将被接收电路变成矩形脉冲状。长方形的脉冲触发单片机的外部中断。在中断服务的过程中，T0数据将被读取，而TH0和TL0将被清除，远程计算子程序将被调用，那么中断将返回。 B.显示模块

LGM121BS1R液晶被应用于显示模块。该系统能显示环境温度和测量距离。 PCtoLCD2002软件提取所需的字符用于字体库建设。经过测量，温度和距离将通过液晶显示出来。

C.语音广播模块

当计算距离时，语音广播模块就会被调用。该系统采用AP8821编程语音芯片，它具有高品质的录音功能。这将有助于在黑暗中进行数据访问。

D.温度测量模块

该系统采用DS18B20作为温度传感器。温度传感器将采集到的温度信息传送到单片机。远程计算子程序将调整超声波的速度使其与温度一致，从而克服了由于温度变化而产生的测量误差，提高测量的精确性。

四.结论

系统硬件电路由单芯片，超声波发射器和接收器模块，液晶补偿电路模块组成。

软件系统功能四部分组成：超声波测距模块，显示模块，语音广播模块和温度检测模块。

超声波测距的原理和单芯片技术测距系统的使用功能具有快速，方便，容易做到实时控制的优点，使系统的测量精度达到实用要求。液晶显示更直观，语音播报功能使得其应用性更强。该系统具有很强的实用价值。