文献翻译—超声波测距系统

附 录 2 is to of to a ( A of 1, of is of to as , it a its to of is if it be of is to it 2, of in a to in to of at of in on to by in as 40m / s, to t, we s), s = 340t / 2 is by to of to 751, K to . of in it is 2 1,40 of of 0by of to 4h, # 12h; 000 4h, in of 1.0 of 1.0 in a 40, to 000of 1.1 in of 2, of to of an is of 1/4 in of on is 5 a as to in of or of 1.3 1. 4 by to of to of is as 3 , to , to .?; ? .; ? 4, of at 0, of of a in a in to of of is as ? 7, 6, , , # 01H, A; , , # 34 0H, A? is (a) (b) (c) of of is of to to of of to of of so V. 0 200cm to do a of be on a is as it be be in As do 68k 0k, is 译文 = 本文所介绍的三方向（前、左、右）超声波测距系统，就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。（类似 一 超声波测距原理 1、压电式超声波发生器原理 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号，这时它就成为超声波接收器了。 2、超声波测距原理 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离 (s)，即： s=340t/2 二 超声波测距系统的电路设计 系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时，单片机选用 8751，经济易用，且片内有 4于编程。电路原理图如图 2 所示。其中只画出前方测距电路的接线图，左侧和右侧测距电路与前方测距电路相同，故省略之。 1、 40冲的产生与超声波发射 测距系统中的超声波传感器采用 压电陶瓷传感器，它的工作电压是40由单片机执行下面程序来产生。 4h, #12h；超声波发射持续 200ms 输出 40 4h， 前方测距电路的输入端接单片机 片机执行上面的程序后，在 口输出一个 40过三极管 动超声波发射头 出 40脉冲超声波，且持续发射 200侧和左侧测 作原理与前方测距电路相同。 2、超声波的接收与处理 接收头采用与发射头配对的 超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运 算放大器 定环的音频译码集成块部的压控振荡器的中心频率 ，电容 定其锁定带宽。调节 入信号大于 25出端 8脚由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理 . 前方测距电路的输出端接单片机 口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门 时单片机 断源的识别由程序查询来处理，中断优先级 为先右后左。部分源程序如下： 关外部中断 1 ,转至右测距电路中断服务程序 ,转至左测距电路中断服务程序 开外部中断 1 .? ； 右测距电路中断服务程序入口 ? . ； 左测距电路中断服务程序入口 ? 、计算超声波传播时间 在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器 用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路 输出端产7 生一个负跳变，在 片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。其部分源程序如下： 关外部中断 0 ? 7, 读取时间值 6, , , #0 计算时间差 1H, A ； 存储结果 , , #30H, A? 开外部中断 0 、超声波测距系统的软件设计 软件分为两部分，主程序和中断服务程序，如图 3（ a）（ b） (c) 所示。主程序完成初始化工作、各路超声波发射和接收顺序的控制。 定时中断服务子程序完成三方向超声波的轮流发射，外部中断服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。 五、结论 对所要求测量范围 3000的平面物体做了多次测量发现，重复性好。可见基于单片机设计的超声波测距系统具有硬件结构简单、工作可靠、测量误差小等特点