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1、ISSN1002-4956实验技术与管理第27卷第3期2010年3月CN11-2034/TExperimentalTechnologyandManagementVol.27No.3Mar.2010高精度超声波测距系统设计康雅萍,刘震宇,郭鑫,张立(北京林业大学理学院,北京100083)摘要:在市场普遍使用的超声波测距系统的基础上,针对普遍存在的缺陷,从硬件和软件两方面对超声波测距系统进行了改进。在超声波测距发射和接收部分分别创新性地使用了MAX232和双电压比较器,用于提高测量精度,减小盲区。为了排除环境因素对声速的影响
2、,系统加入了声速校验功能。通过实验验证,本系统有效地减小了盲区,增大了量程,可测范围为2~400cm,提高了测量精度,保证误差在2~6mm左右。关键词:超声波;测距;温度校验;电压比较器中图分类号:TB51文献标志码:A文章编号:10024956(2010)03006104DesignofhighprecisionultrasonicwaverangingsystemKangYaping,LiuZhenyu,GuoXin,ZhangLi(CollegeofScience,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China)Abstrac
3、t:Accordingtowidelyusingultrasonicwaverangingsysteminthemarket,thisarticleintroducesanaccurateultrasonicwaverangingsystemimprovedfromthepartsofhardwareandsoftware.SeparatelytransmittingandreceivingpartsoftheinnovativesareusedbyaddingtheMAX232andvoltagecomparatoratultrasonicwaverangingsystem,soast
4、oimproveaccuracyofmeasurementandtoreduceblindspots.Thesoundspeedcheckingmoduleisalsoaddedtoexcludeenvironmentfactorsontheeffectofsound.Bycombiningthesoftwareandhardwareproperly,theaccuracyisimprovedandtheblindspotisreducedeffectively.Keywords:ultrasoundwave;ranging;temperaturecalibration;voltagecom
5、parator超声波测距是一种性价比较高的非接触测距方1硬件设计法。超声波的指向性强,能量衰减慢,在介质中传播距[1]离远,其回波容易被检测出来,被广泛应用于现代工针对温度和超声波传播中的衰减对测量精度的业生产过程中,例如液位的测量、煤层的测厚、机器人影响,从硬件和软件两方面综合考虑,设计了如图1定位、辅助视觉系统、车辆的定位与导航、汽车防撞雷所示的超声波测距系统。该系统选用超声传感器达、井深及管道长度测量等方面。TR4016,采用单片机产生40kHz的方波,并通过然而,目前市场上一般的超声波测距系统,精度不MAX232的电压汞放大信号,驱动超声波传感器产高,缺少温湿度模块以修正声速
6、,盲区较大(达20生40kHz的超声波。接收电路设计了双电压比较整cm),有效量程短(低于3m)。在本文针对以上缺点而形电路。系统中显示元件选用LCD1602和八位数设计的超声波测距装置中,创新地加入了温度测量模码管。块以修正声速,双电压比较器电路和特殊算法提高了测量精度,MAX232发射电路优化了超声波测距系统的性能。收稿日期:20090327基金项目:教育部国家大学生创新性实验计划(GCS08006)作者简介:康雅萍(1988),女,内蒙古巴彦淖尔盟杭锦后旗人,本科通信作者:张立(1974),男,安徽省人,硕士,讲师,研究方向:电子技图1系统硬件框图术应用.Email:k37
7、5054532@sina.com实验技术与管理621.1发射部分本系统由单片机产生相位相反的2个40kHz方发射部分一般有3种方案:波信号,并通过单片机P2.0和P2.1口输出。信号通(1)采用电感变压器。超声波换能器本身是一个过MAX232放大后叠加在超声传感器两端,信号电压容性元件,和变压器次级电感形成谐振,增大功率和幅幅值大约17V,频率为40kHz,超声传感器在这个电值。这种方案的
