基于单片机的超声波测距系统

ByGrith4

% a2 a/ v- e2 a2 X3 A: y& }  V摘要:基于单片机的超声波测距系统，采用测量输出脉冲宽度，即发射与接收超声波的时间间隔，通过对单片机
适时控制外围电路，并向外围电路提供频率振荡、数据处理和译码显示等信号。该超声波发射电路包括门控电路(RS
+ G4 P1 K  s& k9 T- V2 K- m9 y触发器)及微分/整形电路，接收电路则由接收、放大及信号筛选、整形电路组成。
关键词:测距系统;超声波;单片机
* ~; O0 }& ?0 |- b* y1超声波测距原理
超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一
个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于
. Q7 i( y8 [7 C" s' }: C7 [6 H+ U压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共
- Q% ?; u% V( D- Z7 i3 E4 T; E& |振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如
果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波
时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信
号，就成为超声波接收器。在超声探测电路中，发
射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超
7 j. ~% a" U2 Y/ M: A, J6 y声与接收超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲
宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。超声
% Y5 Y* \  e2 l$ y, f测距大致有以下方法:①取输出脉冲的平均值电
7 f# x2 @/ e/ a& }' \压，该电压(其幅值基本固定)与距离成正比，测
量电压即可测得距离;②测量输出脉冲的宽度,
即发射超声波与接收超声波的时间间隔t，故被测
距离为s=1/2vt。本测量电路采用第二种方案。由
于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，
则可认为声速基本不变。如果测距精度要求很高，
则应通过温度补偿的方法加以校正。
本方案以ATMEL89C52为核心，通过对其软
3 X# B9 b( Q* W  ^件编程，实现该对其外围电路的适时控制，并提供
" w3 ~. [: f- y$ A给外围电路所需的信号，包括频率振荡信号、数据
% f0 Y) U+ P+ Q& D' C处理信号和译码显示信号等。简化了外围电路，且
0 d8 I, j6 k  Q9 P移植性好。整个硬件电路方框图如图1。


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