基于单片机的 高精度超声波测距电路

liuguanJun

本文阐述了超声波测距原理,介绍了如何用单片机实现高
0 {8 s2 j! j- o2 H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
9 d( Y( N, k: |+ h; F" X出了其程序流程图和源程序。
. }1 W' Y1 i5 n' G1 S) n. }1 n2 b  f超声波测距原理
( Z4 @$ a: o6 T% u+ H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
* x- S8 K& Z1 D. e$ i7 y! G+ k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
3 h/ u6 p$ X8 G0 A" l! ~9 z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
- z4 X/ `$ }* n4 t2 `9 O9 N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
3 y8 h. V1 Y, w8 }5 B有两个压电晶片和一一个共振板。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，
! Z4 S: N# u# M& A" L7 L: T- _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
7 c, g" i' p+ \" }机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。
5 k" x  k3 u1 g) }: c在超声探测电路中，在发射端得到输出脉冲为--系列方
& Z8 t+ T7 l% J% S! G& _1 W$ I$ Z5 C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，
+ N& Z" O5 q4 e4 q. c; C/ c. i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;
日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。
本测量电路采用第二种方案。
! U  Q, }8 P2 [9 ~9 P由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，附表列

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目前较为常用的是压电式超声波发生器

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