基于单片机的超声波测距系统设计

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摘要：利用超声波测量距离是一种有效的非接触式测距方法，本文介绍单片机控制的超声波测距系
! {( t! r# Q- H0 ~3 N6 r统的原理，给出系统的硬件构成和软件控制流程，并在数据处理中采用了温度补偿修正。此
系统具有易控制、工作可靠，测量精度高的优点。
+ O4 X( K# |) @+ ~9 J/ s) h4 |引言
超声波在工业生产、医疗技术、日常生活中的应用越来
1 {' P* B/ ?, p越多。超声波在介质中传播时在不同界面上具有反射的特
/ F5 |/ H# y! d* j& c性，由于它有指向性强、方向性好、传播能量大、传播距离
较远等特点，所以常用于测量物体的距离、厚度、液位等。
! B2 \: u: W" w5 i; |, s$ h其传播速度与介质的密度和弹性特性有关，它在空气中的传
6 S; v1 `% i* |播速度为340m/s。超声波测距的方法有渡越时间法、频差
6 g0 ?6 j  f+ g$ c- ^# T法、幅值法等，本文利用超声波特性、渡越时间法，以采用
; b% j, A8 K$ A, u1 W9 AAT89C51单片机作为核心控制器件，应用Polaroid 600系列
超声波传感器、Polaroid 6500系列超声波距离模块，实现超.
: K! Q& t3 y* M( p9 \( d$ L/ R声波非接触式测距。由于超声波在空气中传播速度会随介质
" A- p/ D2 D. W' M9 u# i温度的升高而增大，影响测量精度，给出了修正方案。该系
统可广泛应用于位移和距离测量。
3 ]- R, m9 F7 y5 \: a1超声 波测距工作原理
超声波传感器发射一定频率的超声波，借助空气媒质传
播，到达测量目标或障碍物后反射回来，其所经历的时间与.
# u0 W# f+ A. I超声波传播的路程的远近有关，测试传输时间可以得出距
/ K& \8 ^% Q+ F! k离，只要从测量点某--时间发射超声波，并测量该声波返回
的时间即可实现测距。
4 {) n. h6 E9 F$ w7 X6 y4 \; g2 m假如L (m)表示物体之间的距离，测得的时间为T .
8 o$ s& N# X5 H. k* U/ R+ q(s)， 传播速度为V (m/s) 表示，则有以下关系式:
L= T.V/2 (m)
& c) _3 o8 u4 [) v2 \9 b但传播速度会随环境温度变化而变化。在空气中的传播
" a. }3 t9 [; w4 @* ~7 A8 X速度，若以t (C)表示环境温度，则传播速度为
V=331.5+0.6t (m/s)
气温为15C的音速为340.5m/s，25C的时候为
6 r2 j5 g! O* ?+ ^% E4 v346.5m/s，测试距离约有2%的误差。测量时按上式对超声
1 c. v7 E8 Y8 p- W, P波传播速度加以修正，以减小误差。
9 y1 H6 y: W/ D2系统构成
系统构成框图如下图1所示。该超声波测距系统由Sen-
% c6 U2 S3 z+ I$ k2 [! [sComp公司生产的Polaroid 600系列超声波传感器、Polaroid
6500系列超声波距离模块和AT89C51单片机构成。Polaroid
0 B, ~* _$ A/ U+ \600超声波传感器是集发射和接收- - 体的传感器，发射频率
为49.4KHz,发射角度为30度。超声波传感器有一-定惯
+ F" L: _1 W; ~1 ~. O* @) Z
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