超声波测距技术综述【文献综述】

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1、毕业论文文献综述通信工程超声波测距技术综述摘要：本文首先通过介绍超声波的工作原理和分类，使我们对超声波有了进一步的了解；重点介绍了基于单片机控制的超声波测距的框架结构和设计难点；最后，总结了超声波测距的应用领域以及发展。关键词：超声波；测距；单片机1引言随着计算机技术、自动化技术和工业机器人的不断发展和广泛应用，测距问题显得越来越重要。目前常用的测距方式主要有雷达测距、红外测距、激光测距和超声测距4种。现在的测距技术各有千秋，比如光电测距仪是利用调试的光波进行精密测距的仪器，测程可达25公里左右，也能用于夜间作业；红外线测距仪是利用红外

2、线在穿越其他物质时折射率很小，传播时不扩散的原理制成，所以那些长距离的测距仪都会用红外线等。面对市场上那些玲琅满目的测距仪器，我们在选择的时候会比较他们的优势劣势。近年来随着微电子技术发展而产生的小型价廉的微处理器的出现，使超声波测距传感器的功能得到了提升。在的家庭用车中，人们都没有拥有很高超的驾驶技术，所以都有一种能发现汽车尾部障碍物的“后视眼”。利用超声波制作汽车倒车测距仪可以帮助驾驶员及时了解车周围的阻碍情况，防止车在倒车的情况下撞伤。因此这个设计可以解决驾驶员的“后顾之忧”[1][2][3]。2超声波测距原理及分类为了研究和利用

3、超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。这与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2（m）。超声波测距的分类总体来说可以分为两类，一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致

4、伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。图1即为压电式超声波发生器的内部结构和外形图。图1压电式超声波发生器的内部结构和外形图压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，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

5、，这时它就成为超声波接收器了[4][5]。1基于单片机的超声波测距概述在超声波测距的实现过程当中，需要用到控制器来控制何时发射超声波，何时接收超声波，如何来计算所测出的距离。由于单片机具有价格低廉，简单实用，易于开发和应用等特点，单片机成为目前最广为实用的控制器。所以文中主要介绍单片机作为主要控制设备的超声波测距的构架和设计思路。基于单片机的设计主要分为硬件电路设计和软件程序编写来进行开发。硬件部分：主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。更详细的框图见图2。超声波测距的控制并不是很复杂，普通单片机均可

6、实现该控制任务，可以选用ATMEL公司的51系列，或者PIC系列，或者其他公司的均可。显示电路可以选用简单的七段数码管来显示，也可以选用能显示字母和汉字的液晶LCD显示器。超声波发射电路主要由频率发生电路、整形电路以及发射驱动电路。超声波接收电路主要由接收传感器、信号放大电路以及波形整形电路来实现。经过以上介绍的电路就可以产生超声波和接收超声波了。具体的距离测量就需要进行单片机控制程序的编写，也就是软件的设计和开发。图2单片机控制的超声波硬件电路构架软件部分：主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序等部分。 在软件

7、部分中，通过编写修改程序从而达到发射、中断、接收和显示的目的。单片机的设计思路是：通过其中一个引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测中断脚，当中断引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。根据实际情况可以修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适应不同距离的测量需要。系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使

8、用的测量要求[6][7][8][9]。1总结超声波是一种典型的非接触方法测距，在很多场合都得到了很好的应用。例如倒车提醒、建筑工地、工业现场等的测距。目前的测距量程可以达到百米，但是测量的精度往往只能达到厘