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
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
( ?; ^( g, f# ^; B2 g, L8 @  S& O出了其程序流程图和源程序。
6 r" c2 D& ~% b! R- y1 B$ }3 N8 O超声波测距原理
! |9 X% J2 ^5 b( F3 a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
6 b, z; J* t3 \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
: {' b% i( a  m* d' r" o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
7 T+ P, ]& V: Z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，
% [, n7 \+ q0 a3 x' W9 _+ j: J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
! Z, b0 w# H; W" W5 |% {7 G机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。
2 Z9 C; B& C/ [: {. H+ X, y. B在超声探测电路中，在发射端得到输出脉冲为--系列方
" m6 o+ W* F0 I) ^4 [1 ~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，
3 j  r' j) X( L+ A& s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 Q" o0 r+ v4 ~1 b8 K①)取输出脉冲的平均值电压，该电压(电压的幅值基本固
1 ^3 W+ K  _/ w定)与距离成正比,测量电压即可测得距离;
3 |% l8 ^! k3 q% m* @9 t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。
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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