簡易的超聲波測距系統(tǒng)(1)

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1、萬方數(shù)據(jù)第26卷第1期2010年2月天津理工大學(xué)學(xué)報JOURNALOFTIANJINUNIVERSITYOFTECHNOLOGYV01．26No．1Feb．2010文章編號：1673-095X120io}ol一0049—04簡易的超聲波測距系統(tǒng)趙小強(qiáng)1’2(1．天津理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津300084；2．發(fā)泰科技有限公司，天津300402)摘要：根據(jù)超聲波的傳播特性，采用555電路產(chǎn)生40kHz正弦渡驅(qū)動超聲波換能器，通過單片機(jī)適時控制外圍電路，對超聲波在空氣中的傳播時間進(jìn)行測量，從而設(shè)計了超聲波測距系統(tǒng)．本文詳細(xì)的闡述了超聲波測距系統(tǒng)的構(gòu)成，

2、電路原理。程序設(shè)計及溫度補(bǔ)償．關(guān)鍵詞：超聲波測距；超聲波換能器；單片機(jī)；溫度補(bǔ)償中圖分類號：TP216文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ASimplifiedultrasonictelemetersystemZHAOXiao．qian91，2(1．ShodofMechanicalEngineering，Ti蛐jinUniversityofTechnology，Tianjin300084，China；2．PHARM—TECH(TIANJIN)CO．，LTD，Ti柚jin300402，China)Abstract：Accordingtothepeculiarityofult

3、rasonictransmitting，usingthe555circuittohllg加kHzsinewavetodrivetheultrasonictransducer，themicroprocessorcontroltheperipheralcircuitstimely，andmeasurethetimethatultrasonictransmit-tedinair，80theultrasonictelemetersystemitdesigned．ThispaperexpatiatestheUltrasonicTelemeterSystemk

4、composing，theprincipleofcircuit，programdesignandthetemperaturecompensation．Keywords：ultrasonicranging；ultrasonictransducer；microprocessor；temperaturecompensation超聲波是頻率大于20kHz以上的聲波，是一種機(jī)械震動在媒介中的傳播過程，其指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，而經(jīng)常用于各種測量，它是一種非接觸的檢測方式，和激光、紅外及無線電測距相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、在測量過

5、程中不受光線、顏色以及磁場的影響等特點(diǎn)．超聲波測距廣泛應(yīng)用在汽車倒車、建筑施工工地、工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控等場合．1超聲波測距原理超聲波測距通過超聲波換能器發(fā)射和接收超聲波信號來進(jìn)行距離測量．目前的超聲波換能器可以分為兩大類：一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波，一類是用電氣式產(chǎn)生超聲波．機(jī)械方式有液哨、加爾統(tǒng)笛和氣流旋笛等；電氣方式包括磁致伸縮型、電動型和壓收稿日期：2009-04-05．基金項(xiàng)目：天津市高等學(xué)?？萍及l(fā)展基金(2006BAl2)作者：趙小強(qiáng)(1983一)，男，碩士研究生電型等¨’2]．在超聲波測距過程中，超聲波換能器發(fā)射端得到輸出脈沖的一系列方

6、波，同時單片機(jī)的定時器開始計時，這些脈沖到達(dá)被測目標(biāo)時，發(fā)生反射，經(jīng)空氣傳播反射到超聲波換能器的接收端．單片機(jī)接收到第一個脈沖去觸發(fā)定時器停止計時，通過單片機(jī)檢測聲波的渡越時間t，根據(jù)常溫下超聲波的傳播速度V，即可得到被測物到發(fā)射點(diǎn)的距離s，S=V,／2，通過數(shù)碼管顯示出測試結(jié)果．其原理圖見圖1所示．2系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)分為單片機(jī)控制超聲波的發(fā)射、回波的接收放大、溫度測量、數(shù)據(jù)處理和顯示四個部分．單片機(jī)采用ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能萬方數(shù)據(jù)．50．天津理工大學(xué)學(xué)報第26卷第l期障礙物*-4顯示電路√超聲波發(fā)射電路卜單片機(jī)H1人機(jī)接口＼

7、＼1超聲波接收電路卜斗．__叫溫度補(bǔ)償圖1超聲波測距原理圖飚．1SchematicofultrasonicdistancemeasurementCMOS8位機(jī)AT89S52，它具有8kHz在系統(tǒng)可編程Flash存儲器．使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容．片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器．在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52單片機(jī)為眾多嵌人式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案[3]．2．1超聲波發(fā)射電路設(shè)計在超聲波測距系統(tǒng)中，4

8、0kHz的超聲波信號是最理想的．因此利用555時基電路產(chǎn)生40kHz的方波信號，其振蕩頻率計算公式為，一1．43÷((尺。