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文档简介

1、2003年󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂安阳师范学院学报47超声波测距的电路设计与单片机编程李建法,李立新,李勇,牛洹波(安阳师范学院物理系,河南安阳455000)󰀂󰀂摘󰀂要介绍了基于单片机处理的超声波测距系统的组成,工作原理和程序设计方法。本系统可用于需要测量距离参数的各种

2、应用场合。关键词超声波;单片机;测距电路中图分类号TP368󰀂1󰀂󰀂󰀂文献标识码A󰀂󰀂󰀂文章编号1671󰀁5330(2003)05󰀁0047󰀁02󰀂󰀂距离是在不同的场合和控制中需要检测的一个参数,所以,测距就成为数据采集中要解决的一个问题。尽管测距有多种方式,比如,激光测距,微波测距,红外线测距和超声波测距等。但是,超声波测距不失为一种简单可行的方法。虽然超声波测距电路多种多样,甚至已有专用超声波测距集成

3、电路。但是,有的电路复杂,技术难度大,有的调试困难,有的元件不易购买。本文介绍的电路,成本低廉,性能可靠,所用元件易购,并且利用测距原理,结合单片机的数据处理,使测量精度提高,电路实现容易,无须调试,工作稳定可靠。超声波测距通常采用度越时间法,即利用s=vt/2计算被测物体的距离。式中s为收发头与被测物体之间的距离,v为超声波在介质中的传播速度(v=331.4T/273m/s),t为超声波的往返时间间隔。工作原理为:发射头发出的超声波以速度v在空气中传播,在到达被测物体时被其表面反射返回,由接收头接收,其往返时间为t,由s算出被测物体的距离。T为环境温度,在测量精度要求高的场合必须考虑此影响,

4、但在一般情况下,可舍去此法,由软件进行调整补偿。图2󰀂超声波发送电路160󰀁s左右,脉冲间隔为30󰀁40ms(视需要调整)。此脉冲信号一路作为振荡器的置位脉冲,另一路作为计时的起始脉冲。在置位期间,振荡器输出频率为40KH的脉冲信号(约8个脉冲),由超声波发射头T40󰀁16发射出去。󰀂2超声波接收电路1󰀂电路设计电路框图如图1所示。图3󰀂超声波收电路超声波的接收电路如图3所示。它采用通用的FPS󰀁4091红外接收组件,但是,需要将红外接收管PH302换为超声波接收头R40󰀁16。因为在距离较远时,回波信号很弱,使用此接收组件,可以在有效的测距范围内保证接收到的信号其输出达到TTL电平,避免了为达到几十万倍的放大量而采用多级运放组成的调试困难的高增益放大电路,十分便于制作,且电路无需调试。图中T为进一步整图1󰀂整机电路框图形放大,可增大测量距离,反相器为满足单片机需要不同极性的信号而加入。1󰀂1超声波发送电路超声波发送电路如图2所示。555电路产生40KH的振荡信号,门电路产生低频调制脉冲,脉冲持续时间为收稿日期2003󰀁07󰀁082b

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