基于时差测距原理的超声波测距系统的设计

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1、基于时差测距原理的超声波测距系统的设计邵扣宗（江苏省靖江中等专业学校，江苏靖江214500）【摘　要】超声波测距技术在社会生活中己有广泛的应用，超声波测距传感器在车辆避障与安全预警系统、车辆自动导航和现场机器人等专题中具有广阔的应用前景。本文根据超声波特征及测距原理，完成了一款以单片机为核心的基于时差测距原理的一种超声波测距系统的软硬件设计。.jyqk/s（3）2.6　干扰问题的解决方法干扰主要是外界高频噪音及电源等对信号产生的干扰。由于这类干扰信号尤其是电源干扰信号和有用信号极其相似，因此不容易检测出回波信号。

2、针对这样的干扰信号，可以通过选择合适的元器件，加之滤波电路就可以消除干扰。3　超声波测距系统的软件设计3.1　信号控制在系统软件中，要完成接收控制信号、发射脉冲信号、峰值采集信号的时序及输出信号处理后的显示等。3.2　数据存储为了得到发射信号与接收回波间的时间差，要读出此刻计数器的数值，然后存储在RAM中，而且每次发射周期的开始，需要计数器清零，以备后续处理。3.3　信号处理用超声频脉冲激励超声波探头，使之向外界辐射超声波，并接收从被测物体反射回来的超声波(简称回波)，通过检测或估计从发射超声波至接收回波所经历的

3、时间段t(称为射程时间)，然后按下式计算超声波探头与被测物体之间的距离L，即Ｌ＝１／２Ｃt（4）式中，C为空气介质中声波的传播速度。由式（4）可知，当传播介质的温度发生变化时，声的传播速度。也随之改变。因此，在超声波测距仪中均内置温度探头，用于实时检测声传播介质的温度，以补偿环境温度变化对测距精度的影响。为了改善超声波测距系统的性能，仅仅从系统的硬件入手是不够的，还必须研究与硬件系统相适应的测量信息处理方法。在此超声波测距仪的设计中，RAM中存储的计数值不能作为距离值直接显示输出，因为计数值与实际的距离值之间的转

4、换公式。s=0.5×v×t=0.5×v×Tr×N（5）其中，t为发射信号到接收信号之间经历的时间，Tr为方波信号作为计数脉冲时计数器的时间分辨率，N为计数器的值。3.4　数据输出与显示经软件处理得到距离传送的四位LED显示。由于距离值的得到及显示是中断子程序中完成的，因此在初始化发射程序后进入中断响应的等待，在中断响应的之后，原始数据经计数值与距离值换算子程序，二进制与十进制转换后显示输出。整个系统软件功能的实现可以分为主程序、子程序、中断服务程序几个主要部分。3.5　超声波测距系统软件流程图4　结论基于时差测距

5、原理设计了8051单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距系统，给出了原理框图和硬件各部分的实现，并进行了软件设计。在本设计方案中还存在着一些不足，例如环境温度的变化将影响超声波在媒质中的传播速度受温度影响造成的误差无法消除。.jyqk].北京:科学出版社,2004.［３］曹建海,路长厚,韩旭东.基于单片机的超声波液位测量系统[J].仪表技术与传感器,2004(1):39-40.［４］赵海鸣,卜英勇,王纪婵.一种高精度超声波测距系统的研制[J].矿业研究与开发,2006(3):62-65.［责任编辑

6、：邓丽丽］