基于单片机的超声波测距系统

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基于单片机的超声波测距系统

. x& @( U8 v$ }' o% i3 B摘要:基于单片机的超声波测距系统，采用测量输出脉冲宽度，即发射与接收超声波的时间间隔，通过对单片机
适时控制外围电路，并向外围电路提供频率振荡、数据处理和译码显示等信号。该超声波发射电路包括门控电路(RS
& v, Q$ u3 r# H2 S  F触发器)及微分/整形电路，接收电路则由接收、放大及信号筛选、整形电路组成。
关键词:测距系统;超声波;单片机
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1超声波测距原理
超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一-
( N- r% j& q* R1 y+ ^$ w* a' _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，将机械能转换为电信
5 F  \9 C3 J1 ^$ v8 W+ c! W) m号，就成为超声波接收器。在超声探测电路中，发
射端得到输出脉冲为-系列方波，其宽度为发射超
' ]  ?' l! G6 `2 P/ \; D( R声与接收超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲
5 K! x/ D0 p! [4 f/ I宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。超声
4 m5 O; D& @+ E0 |0 q) Q测距大致有以下方法:①取输出脉冲的平均值电
压，该电压(其幅值基本固定)与距离成正比，测
量电压即可测得距离;②测量输出脉冲的宽度，
& G$ e1 s. b- I# h1 y即发射超声波与接收超声波的时间间隔t，故被测
距离为s=1/2vt。本测量电路采用第二种方案。由
& }8 L- V: h- ~+ T于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，
. H; J2 V) ]' w! q" l& [7 z* Y则可认为声速基本不变。如果测距精度要求很高，
/ _. W4 b* u) z5 I! r; t则应通过温度补偿的方法加以校正。
本方案以ATMEL89C52为核心，通过对其软
  }) p* U% X8 C件编程，实现该对其外围电路的适时控制，并提供
- W# Q( }. y& {6 A; s给外围电路所需的信号，包括频率振荡信号、数据
, t& ]: q; V4 _/ F! d- E处理信号和译码显示信号等。简化了外围电路，且
移植性好。整个硬件电路方框图如图1。
2 b. f& K( G. @2超声波发射电 路
" Y% _' d6 o+ s+ v+ @# d2.1频率产生电路

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