具有语音功能的超声波测距仪

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1、·检测技术·!""#年第!$卷第$期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!具有语音功能的超声波测距仪吴小林张东彦（北方工业大学信息工程学院!"""#!）摘要介绍一种基于单片机$%&’()*的超声波测距系统，它带有+,-*)’"语音芯片，能实时读出所测距离，采用一线串行温度传感器-,!&.*"修正声波传播速度。并介绍了该系统的硬件电路及软件设计，实验表明该系统测量精度高，抗干扰能力强，并具有微型化数字显示和语音播报等功能。关键词单片机超声波测距

2、语音功能温度传感器!引言超声波测距主要应用于非接触测量领域，目前国内一般使用专用集成电路制成的各种测距仪器，因其成本较高、功能单一等因素，在一些中小规模（工业生产、科学研究）应用领域难以广泛应用。本图!系统原理图单片机$%&’()*的5!14口控制)))多谐振荡器文介绍一种基于$%&’()*单片机的带语音播报和微产生#"678的方波信号经功率放大后驱动超声波换能型数字化显示功能的超声波测距系统，它具有成本器，发出第一个脉冲的同时计数器开始计数，当接收低、精度高、操作简单、工作稳定可靠等特点。换能器接收到该回波信号后经比较放大使-

3、触发器输"工作原理出跳变，此时单片机+9%"产生中断、计数器停止计数，这样即得出从发射到接收的时间!!，利用环境超声波是由机械振动产生的，可在不同介质中温度进行速度修正后代入公式算出距离，最终由数码以不同的速度传播。它具有频率高，波长短，绕射显示出来，同时语音读出此距离。现象小，特别是方向性好，能够成为射线而定向传播等特点。因此，超声波传感器可广泛应用于非接#硬件设计触式检测，它不受光线、被测物颜色等影响，在恶#$!超声波发射电路劣工作环境下具有一定的适应能力。发射电路由)))多谐振荡器组成，可精确地将超声波测距系统，是通过不断

4、检测超声波发射振荡器输出频率调到#"678，且电路简单，输出波后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收形比由软件直接产生好，由单片机的5!14口来控回波的时间差!!，然后由"/#!／*求出距离，式制多谐振荡器的工作，从而控制超声波的发射。因中#为超声波波速。为超声波的传播距离和它的幅度成正比关系，所以由于超声波属于声波范围，其波速#与温度将#个非门两两并联来增强驱动能力以增加测距范有关，测距准确度要求较高的情况下，应通过温度围，电路中串入一个小电容起隔直流作用，如图*补偿的方法对传播速度加以校正。当已知现场环境所示。温度为!

5、时，超声波的传播速度与温度的关系为#$"超声波接收电路#/00!1)2"13"4!。这样，通过测得超声波发射当超声波遇到障碍物时就会产生反射波，反射和接收回波的时间差!!和外界温度!，就可通过波的衰减程度与传播的距离成正比关系，超声波传公式"/（00!1)2"13"4!）!／*算得距离。系统工感器的接收信号一般在!:;"!;之间。设计时要作原理如图!所示。求将信号放大，根据距离要求通过参数设置，经两—&%$—!""#年第!$卷第$期具有语音功能的超声波测距仪!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

6、!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!根线上，:;<只需1根端口线就能与诸多/0123!#通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。所以测温电路较为简单且抗干扰性能很好。!"#语音输出电路本系统语音电路主要由专用语音芯片=0/!%7#及外围电路构成，=0/!%##系列具有抗断电、音质好、使用方便、无需专用的语音开发系统等优点。它的最大特点在于片内>!;?6(容量*2#@3（1*##系列为1!2@3），所以录放时间长；有1#个图!超声波发射电路地址输入端（1*##系列仅为2个），寻址能力可达级放大后

7、，接收到的信号被放大近"##倍。由于设1#!*位；最多能分"##段；设有6&A（溢出）端，计用$%&单电源为整个系统供电，所以运算放大便于多个器件级联。为了读出测得的距离值，就必器选用’()!*，这里给’()!*的同相输入端提供须采用分段录音、分段调用播放的方式。这样#!一个$!+%&的偏置电压使放大器正常工作。信号7这1#个数字分别占据1#段存储空间，不能重放大部分由两级组成，因超声波接收换能器的带载叠，只要将每一段空间的首地址集合起来，编成地能力较弱，所以两级放大器均采用同相输入以增大址表存放在4527:%!中，即可通过软件

8、查表的方输入阻抗。放大后的信号先经过中心频率为*#,-.式清晰地读出测得的数值。此外，=0/!%7#内部集的带通滤波器，然后输入电压比较器的同相端，与成有音频功率放大器，无需外接音频功放就能直接基准电压进行比较，再将比较后的信号送给/触驱动扬声器，其原理图如图*