基于单片机的高精度超声波测距电路

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本文阐述了超声波测距原理，介绍了如何用单片机实现高精度超声波测距的具体电路，分析了其各单元工作原理，并给出了其程序流程图和源程序。

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超声波测距原理

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为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声 波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：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。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。超声波发生器内部结构如图1所示，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，这时它就成为超声波接收器了。 在超声探测电路中，在发射端得到输出脉冲为一系列方 波，这一系列方波的宽度为发射超声与接收超声的时间间隔， 显然被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲的个数与被测距离成正比。超声测距大致有以下方法：

(1)取输出脉冲的平均值电压，该电压(电压的幅值基本固定)与距离成正比，测量电压即可测得距离；

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(2)测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时 间间隔t。因此，被测距离为S=1/2vt。

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