超聲波測(cè)距儀的研發(fā)設(shè)計(jì)

1、1前言1.1課題背景超聲波測(cè)距作為一種典型的非接觸測(cè)量方法，在很多場(chǎng)合，諸如工業(yè)自動(dòng)控制，建筑工程測(cè)量和機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別等方面得到廣泛的應(yīng)用。和其他方法相比，如激光測(cè)距、微波測(cè)距等，由于聲波在空氣中傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光線和無(wú)線電波的傳播速度，對(duì)于時(shí)間測(cè)量精度的要求遠(yuǎn)小于激光測(cè)距、微波測(cè)距等系統(tǒng)，因而超聲波測(cè)距系統(tǒng)電路易實(shí)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和造價(jià)低，且超聲波在傳播過(guò)程中不受煙霧、空氣能見(jiàn)度等因素的影響，在各種場(chǎng)合均得到廣泛應(yīng)用。然而超聲波測(cè)距在實(shí)際應(yīng)用也有很多局限性，這都影響了超聲波測(cè)距的精度。一是超聲波在空氣中衰減極大，由于測(cè)量距離的不同，造成回波信號(hào)的起伏，使回波到達(dá)時(shí)間的測(cè)量產(chǎn)生較大的誤差；二是超聲

2、波脈沖回波在接收過(guò)程中被極大地展寬，影響了測(cè)距的分辨率，尤其是對(duì)近距離的測(cè)量造成較大的影響。其他還有一些因素，諸如環(huán)境溫度、風(fēng)速等也會(huì)對(duì)測(cè)量造成一定的影響，這些因素都限制了超聲波測(cè)距在一些對(duì)測(cè)量精度要求較高的場(chǎng)合的應(yīng)用，如何解決這些問(wèn)題，提高超聲波測(cè)距的精度，具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。1.2概論本課題主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)超聲波測(cè)距系統(tǒng),由于超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來(lái)的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差，最終計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。課題研究方案是根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，采用單片機(jī)作為主控制器，控制超聲波的接收和發(fā)射，并用LCD數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)用單片

3、機(jī)的定時(shí)器完成，本論文主要分為四部分。第一部分對(duì)聲波行業(yè)背景和本設(shè)計(jì)總體框架進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹；第二部分介紹超聲波測(cè)距的原理；第三部分詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，包括各元器件的選型、應(yīng)用電路原理及設(shè)計(jì)等；第四部分則對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹，包括底層驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序；第五部分是系統(tǒng)調(diào)試，通過(guò)調(diào)試發(fā)現(xiàn)不足進(jìn)而改善系統(tǒng)。2 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的工作原理2.1 超聲波概述聲音是與人類生活緊密相聯(lián)的一種自然現(xiàn)象，人們對(duì)聲音早有認(rèn)識(shí)，在人們的日常生活中存在著各式各樣的聲音。在科學(xué)史上，聲學(xué)是發(fā)展最早的學(xué)科之一。然而，由于超聲是人耳聽(tīng)不到的信號(hào)，直到18世紀(jì)，人們才開(kāi)始研究海豚、蝙蝠等動(dòng)物時(shí)，才推測(cè)自

4、然界存在超聲。聲波是一種能在氣體、液體和固體中傳播的機(jī)械波。根據(jù)聲波振動(dòng)頻率的范圍，可以分為次聲波、聲波、超聲波和特超聲波。當(dāng)聲的頻率高到超過(guò)人耳的頻率極限時(shí)，人們就覺(jué)察不出聲的存在，我們稱這種高頻率的聲為超聲。頻率高于人類聽(tīng)覺(jué)上限頻率(約20000Hz)的聲波，稱為超聲波，或稱超聲。超聲波在介質(zhì)中傳輸?shù)乃俣燃唇橘|(zhì)的聲速。它是一秒鐘超聲波等相位面通過(guò)的距離，與介質(zhì)的密度和彈性性質(zhì)有關(guān)。對(duì)于液體介質(zhì)，只能傳播縱波。聲速參數(shù)與聲介質(zhì)、聲阻抗及生衰減等有很大關(guān)系。聲速是隨著介質(zhì)及其狀態(tài)(如溫度)的不同而不同。如在常溫下，空氣中的聲速約為334m/s，在水中的聲速約為1440m/s，而在鋼鐵中約為50

5、00m/s。除水以外，大部分液體的聲速隨溫度的升高而增加。流體中的聲速隨壓力的增加而增加。聲速與介質(zhì)的許多特性有關(guān)，有的關(guān)系非常直接，可有精確的理論公式，有的關(guān)系比較間接而復(fù)雜，但在特定條件下，也可建立一些經(jīng)驗(yàn)公式，例如介質(zhì)的成分、混合物的比例、溶液的濃度、某些液體的比重等，都可以與聲速建立一定關(guān)系，這樣就可以通過(guò)聲速來(lái)測(cè)定這些特性參數(shù)。由于介質(zhì)的溫度、壓強(qiáng)和流速等狀態(tài)參量的變化都會(huì)引起響應(yīng)的聲速變化，因此出現(xiàn)了超聲溫度計(jì)和超聲流量計(jì)等。在聲速已知的介質(zhì)中，可以利用聲波傳播距離L和傳播時(shí)間t的關(guān)系L=vt，進(jìn)行超聲測(cè)距，超聲液位計(jì)和超聲測(cè)厚計(jì)就是這方面的典型應(yīng)用。聲阻抗是當(dāng)聲波從一種介質(zhì)傳播到

6、另一種介質(zhì)，在兩個(gè)介質(zhì)的分界面上一部分超聲波被反射，另一部分透射過(guò)界面，在另一種介質(zhì)內(nèi)部繼續(xù)傳播。這樣的兩種情況稱之為聲波的反射和折射。由物理學(xué)可知，當(dāng)波在界面上產(chǎn)生反射時(shí)，入射角的正弦之比等于波速之比，當(dāng)入射波和反射波的波型相同時(shí)，波速相同，入射角度等于反射角。當(dāng)波在界面處生折射時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦之比，等于入射波在第一介質(zhì)中的波速與折射波在第二介質(zhì)中的波速之比。超聲波在兩種介質(zhì)的界面上的反射能量和透射能量的變化，取決于這兩種介質(zhì)的聲阻抗之比。聲阻抗定義為傳聲介質(zhì)的密度與聲速c的乘積，用Z表示。它是介質(zhì)固有的一個(gè)常數(shù)，它的數(shù)值對(duì)超聲波在介質(zhì)中的傳播非常重要，單位為瑞利(rayl)。

7、超聲波在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)發(fā)生能量的衰減，其產(chǎn)生原因可分為三個(gè)方面:(1)由于波前的擴(kuò)展而產(chǎn)生的能量損失；(2)超聲波在介質(zhì)中的散射而產(chǎn)生的能量損失，即散射衰減；(3)由于介質(zhì)內(nèi)耗所產(chǎn)生的吸收衰減。2.2 壓電式超聲波傳感器原理及特性為了以超聲波作為檢測(cè)手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器，或者超聲波探頭。壓電式超聲波傳感器如圖2-1所示。壓電晶片共振板電極圖2-1 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)圖Fig.2-1 ultrasonic sensor structure壓電式超聲傳感器是在超聲頻率范圍內(nèi)將交變的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)或者將外界聲場(chǎng)中的聲信號(hào)

8、轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件。超聲換能器的種類很多，按照實(shí)現(xiàn)超聲傳感器機(jī)電轉(zhuǎn)換的物理效應(yīng)的不同可將換能器分為電動(dòng)式、電磁式、磁致式、壓電式和電致伸縮式等。目前壓電式換能器的理論研究和實(shí)際應(yīng)用最為廣泛，本文超聲波測(cè)距選用的也是壓電式超聲波換能器。常見(jiàn)的壓電材料有石英晶體、壓電陶瓷、壓電半導(dǎo)體、高分子壓電材料等，壓電效應(yīng)包括正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)1。逆壓電效應(yīng)是指將具有逆壓電效應(yīng)的介質(zhì)置于電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)作用介質(zhì)內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生位置變化，這種位置變化在宏觀上表現(xiàn)為產(chǎn)生了形變，形變與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。如電場(chǎng)反向，則形變亦相反。這一現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。利用逆壓電效應(yīng)能產(chǎn)生超聲波。將適當(dāng)?shù)慕蛔冸娦盘?hào)施加

9、到晶體上，品體將發(fā)生交替的壓縮和拉伸，因而產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)頻率與交變電壓的頻率相同，若把晶體藕合到彈性介質(zhì)中，晶體將充當(dāng)一個(gè)超聲源的作用，超聲波將被輻射到那種介質(zhì)中。正壓電效應(yīng)是指當(dāng)對(duì)某電介質(zhì)施加應(yīng)力時(shí)，產(chǎn)生的變形將引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)位移而產(chǎn)生極化，在介質(zhì)兩端面上出現(xiàn)符號(hào)相反的束縛電荷，其電荷密度與應(yīng)力成正比，這種效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)。利用正壓電效應(yīng)將機(jī)械能(即聲能轉(zhuǎn)換成電能，并用來(lái)接受超聲波的裝置，稱為接收換能器。超聲波傳感器的基本特性分為頻率特性和指向特性。1、頻率特性圖2-2是超聲波的頻率特性曲線。圖中，f0為超聲波發(fā)射器的中心頻率 ，在f0處，超聲波發(fā)射器產(chǎn)生的超聲機(jī)械波最強(qiáng)，也

10、就是說(shuō)，在f0處所產(chǎn)生的超聲波聲壓能級(jí)最高。而在f0兩側(cè)，聲壓能級(jí)迅速減小。因此，超聲波發(fā)射器一定要使用非常接近中心頻率的f0的交流電壓來(lái)激勵(lì)。由圖知，f0為中心頻率，曲線在f0處最尖銳，輸出電信號(hào)的幅度最大，信號(hào)f0處接收靈敏度最高。因此超聲波接收器具有很好的頻率選擇特性，在構(gòu)成遙測(cè)系統(tǒng)時(shí)一般不再設(shè)置選頻電路。另外，超聲波接收器的頻率特性和輸出端外接電阻有很大關(guān)系，如果R很大，（如大于100K）頻率特性是尖銳共振的，并且在這個(gè)共振頻率上靈敏度很高。如果R較小，（如小于10K）頻率特性曲線變的平滑而且具有放寬的帶寬，同時(shí)靈敏度也隨著降低。并且最大靈敏度向著稍低的頻率移動(dòng)。因此，超聲波接收器應(yīng)于

11、輸入阻抗高的前置放大器配合使用，才能有較高的接收靈敏度。12011010080700靈敏度KHZf=40KHZ圖2-2 超聲波發(fā)射傳感器的發(fā)射頻率特性Fig.2-2 ultrasonic emission sensor transmitting frequency characteristics2、指向特性 實(shí)際的超聲波傳感器中壓電晶片是個(gè)小圓片，可以把表面上每個(gè)點(diǎn)看成1個(gè)振蕩源，輻射出一個(gè)半球面波（子波），這些子波沒(méi)有指向性。但離開(kāi)超聲波傳感器的空間某一點(diǎn)的聲壓是這些子波疊加的結(jié)果（衍射），卻有指向性。指向特性用指向圖表示。下圖2-4就是超聲波傳感器的指向圖。超聲波傳感器的指向圖是由一個(gè)主瓣

12、和幾個(gè)副瓣構(gòu)成，其物理意義是=0聲壓最大，角度逐漸增大時(shí)，聲壓減小。超聲波傳感器的指向角一般為40度80度。超聲波傳感器指向特性圖如圖2-3所示。圖2-3 超聲波傳感器指向特性圖Fig.2-3 ultrasonic directional property2.3 超聲波測(cè)距2.3.1 超聲測(cè)距原理超聲波測(cè)距的方法有多種，如相位檢測(cè)法、聲波幅值檢測(cè)法和往返時(shí)間檢測(cè)法等。相位檢測(cè)法雖然精度高，但檢測(cè)范圍有限；聲波幅值檢測(cè)法易受反射波的影響.本論文硬件設(shè)計(jì)采用超聲波往返時(shí)間檢測(cè)法，其原理為：檢測(cè)從超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波(假設(shè)傳播介質(zhì)為氣體)，經(jīng)氣體介質(zhì)的傳播到接收器的時(shí)間即往返時(shí)間。往返時(shí)間與氣體

13、介質(zhì)中的聲速相乘，就是聲波傳輸?shù)木嚯x。而所測(cè)距離是聲波傳輸距離的一半，即公式（），L = vt/2 (2.3.1)在上式中，L為待測(cè)距離，v為超聲波的聲速，t為往返時(shí)間。若要求測(cè)距誤差小于0.lm，已知聲速v=344m/s(20時(shí))。顯然，直接用秒表測(cè)時(shí)間是不現(xiàn)實(shí)的。因此，實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距必須避開(kāi)直接測(cè)量時(shí)間的方法，才能獲得實(shí)用的測(cè)長(zhǎng)精度。對(duì)超聲波傳播時(shí)間的測(cè)量可以歸結(jié)到對(duì)超聲波回波前沿的檢測(cè)。目前使用的方法有信號(hào)過(guò)零檢測(cè)，包絡(luò)檢測(cè)和脈沖檢測(cè)等方法。本文主要用的是脈沖檢測(cè)法它是一種對(duì)有回波信號(hào)經(jīng)檢測(cè)電路產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行檢測(cè)的方法。這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)較包絡(luò)檢測(cè)方便，電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，精度也較高。實(shí)現(xiàn)的方法

14、是當(dāng)回波信號(hào)經(jīng)放大處理后，進(jìn)入比較器，調(diào)整好合適的閡值在比較器的輸出端就會(huì)產(chǎn)生40kHz的方波。利用查詢或者中斷的方法便可以檢測(cè)出這些脈沖，便于測(cè)量出發(fā)射到接收到脈沖的時(shí)間。2.3.2 超聲波測(cè)量中盲區(qū)及近限和遠(yuǎn)限用往返時(shí)間檢測(cè)法測(cè)量距離時(shí)，障礙物與超聲波傳感器間的距離既不能太遠(yuǎn)也不能太近，存在著距離測(cè)量的近限和遠(yuǎn)限5。距離過(guò)遠(yuǎn)時(shí)，接收到的信號(hào)太弱，以致無(wú)法從噪聲信號(hào)中分辨出來(lái)，這是遠(yuǎn)限存在的原因。在距離過(guò)近時(shí)，接收信號(hào)將落進(jìn)盲區(qū)中而無(wú)法分辨出來(lái)，這是近限存在的原因。在使用一個(gè)探頭同時(shí)充當(dāng)發(fā)射和接收的情況下，由于在探頭上施加的發(fā)射電壓強(qiáng)達(dá)幾十伏甚至上百伏以上，雖然發(fā)射信號(hào)只維持一個(gè)極短的時(shí)間，

15、但停止施加發(fā)射信號(hào)后，探頭上還存在一定的余振，因此在一段較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，加在接收放大器輸入端的發(fā)射信號(hào)幅值仍是相當(dāng)強(qiáng)的，可以達(dá)到限幅電路，引起探頭振動(dòng)，不能進(jìn)行正確的測(cè)量，同時(shí)，探頭上接收到的各種反射信號(hào)卻遠(yuǎn)比發(fā)射信號(hào)小，即使是離探頭較近處的液面反射信號(hào)也達(dá)不到限幅電路的限幅電平。當(dāng)液面離探頭越來(lái)越遠(yuǎn)時(shí)，接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相隔時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，其幅值相應(yīng)的越來(lái)越小。同時(shí)，接收信號(hào)的衰減程度總是要比發(fā)射信號(hào)余振的衰減慢得多。為了保證一定的信噪比，接收信號(hào)需要規(guī)定一個(gè)值，接收信號(hào)必須大于這個(gè)值，才能有輸出信號(hào)。這就構(gòu)成了遠(yuǎn)限的問(wèn)題。在使用一個(gè)探頭的情況下，發(fā)射信號(hào)的幅值要維持到低于引起探頭振動(dòng)時(shí)，接收信

16、號(hào)才基本上擺脫了發(fā)射信號(hào)的影響而能夠明顯地分辨出來(lái)。所以把這段時(shí)間規(guī)定為盲區(qū)時(shí)間。當(dāng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)量超聲波在空氣中的傳播時(shí)間才有效。但是，當(dāng)探測(cè)距離很遠(yuǎn)時(shí)，為了增大發(fā)射功率，須采用特殊形式的大功率超聲發(fā)射傳感器，但這些傳感器的接收靈敏度一般很低，甚至無(wú)法用于接收，在這種情況下，選用兩個(gè)換能器分別用于發(fā)送和接收。而使用雙探頭方式，不僅可以增加探測(cè)距離，還可以減小盲區(qū)。由于發(fā)射探頭上并不直接施加發(fā)射電壓，所以，從理論上說(shuō)，可以沒(méi)有盲區(qū)。但是，由于接收電路多少會(huì)受到發(fā)射電路的感應(yīng)，并且發(fā)射探頭所發(fā)出的超聲波可能有部分直接繞道接收探頭，因此實(shí)際上仍存在一定的盲區(qū)，不過(guò)它要比單探頭方式的盲區(qū)小很多。所以，

17、在本實(shí)驗(yàn)中，我們選取了雙探頭的工作方式，減小盲區(qū)，同時(shí)提高檢測(cè)的距離精度。2.3.3 提高測(cè)距儀性能的若干措施1、聲速校正要想通過(guò)測(cè)量超聲波傳播時(shí)間確定距離，聲速c必須恒定，實(shí)際上聲速隨介質(zhì)、溫度、壓力等變化而變化。一般情況下，由于大氣壓力變化很小，因此傳播速度主要考慮溫度的影響。對(duì)一定介質(zhì)，通常采用對(duì)溫度進(jìn)行修正的方法，可以測(cè)得比較準(zhǔn)確的距離。通過(guò)對(duì)溫度修正來(lái)校正聲速的方法，即用測(cè)溫元件測(cè)量實(shí)際環(huán)境。2、減小盲區(qū)措施(1)壓縮發(fā)射脈沖寬度發(fā)射端采用減幅振蕩脈沖或單個(gè)脈沖，可使余震(拖尾)減少，此法常用于短距離測(cè)量距離。(2)采用自動(dòng)距離增益控制采用具有自動(dòng)增益控制功能的接收放大器，使近距離的

18、增益很小，遠(yuǎn)距離時(shí)的增益較大，這樣一方面發(fā)射信號(hào)的余震幅度變小，相應(yīng)的延續(xù)時(shí)間縮短，可以分辨出近處的接受回波信號(hào)，故可使盲區(qū)減少。另一方面，可使遠(yuǎn)處的回波信號(hào)的幅度增大，以提高測(cè)量的精度。(3)信噪比問(wèn)題超聲波測(cè)距儀都有確定的量程。量程主要決定于接收信號(hào)的幅值應(yīng)大于規(guī)定的闡值。這個(gè)闡值決定信噪比。噪聲有兩類，一類電噪聲，在處理上同其它電子儀器一樣，另一類為機(jī)械噪聲，其中工業(yè)噪聲頻率較低，對(duì)液介式超聲測(cè)距儀，工作頻率較高，可以避開(kāi)工業(yè)噪聲頻譜段。而氣介式超聲回波測(cè)距儀，一般頻率都較低，易引入工業(yè)噪聲。這時(shí)要求對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行頻譜分析，盡量避免與噪聲頻率重疊。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 電路工作原理及設(shè)

19、計(jì) 主要由單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路三部分組成。利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波和超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制。單片機(jī)通過(guò)控制引腳來(lái)控制超聲波的發(fā)送，然后單片機(jī)不停的檢測(cè)超聲波模塊的引腳電平，到回應(yīng)信號(hào)由低電平變成高點(diǎn)平時(shí)，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)再次變成低電平時(shí)，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，通過(guò)換算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離。結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示。超聲波接收超聲波發(fā)送顯示驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)LCD顯示單片機(jī)控制圖3-1 超聲波測(cè)距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.3-1 ultrasonic ranging system structure diagram3.2 主要電路具體設(shè)計(jì)及主要元器件介紹

20、3.2.1 電源電路電源電路原理圖如圖3-2所示。圖3-2 電源電路原理圖1Fig.3-2 power supply circuit principle diagram one圖3-3電源電路原理圖2Fig.3-3 power supply circuit principle diagram two本系統(tǒng)中使用到的電源包括+24V,+5V和+3.3V，其中+24V由直流電源直接提供，+5V和+3.3V由電源轉(zhuǎn)換芯片得到。+24V轉(zhuǎn)換成+5V的芯片為L(zhǎng)M2596，封裝結(jié)構(gòu)如下圖3-4所示：圖3-4 LM2596的外形圖Fig.3-4 the appearance of LM2596 figure

21、之所以選擇LM2596，是因?yàn)樗幸韵聨状筇匦裕簂 可以產(chǎn)生3A的輸出負(fù)載電流l 輸入電壓范圍可以高達(dá)40Vl 外部?jī)H需要4個(gè)額外器件l 高的轉(zhuǎn)換效率l 內(nèi)部有輸出保護(hù)電路+3.3V電壓是由+5V轉(zhuǎn)換得到的，轉(zhuǎn)換芯片為SPX1117，SPX1117芯片的外形如下圖3-5所示：圖3-5 SPX1117芯片外形Fig.3-5 the appearance of SPX1117 figure3.2.2 微處理器電路微控制器的復(fù)位電路及晶振電路如圖3-6所示：圖3-6 微處理器復(fù)位電路及晶振電路Fig.3-6 the microprocessor reset circuit and a crystal

22、 vibration circuit微控制器的復(fù)位電路有兩種方式：一種是系統(tǒng)上電自動(dòng)復(fù)位；一種是手動(dòng)復(fù)位。系統(tǒng)的時(shí)鐘采用外部的8MHz的晶振提供，為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)序時(shí)鐘脈沖。1、微處理器微控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，它的性能在很大程度上決定了系統(tǒng)的優(yōu)劣?？梢哉f(shuō)，選擇一款合適的微控制器是系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的一半?，F(xiàn)在主流的微控制器主要分為8位、16位和32位的。8位的微控制器8051久負(fù)盛名；16位中以AVR最為出色；32位中百花齊放，但大多數(shù)都是基于ARM內(nèi)核。32位機(jī)中優(yōu)秀的處理器很多。ARM公司為搶占8位機(jī)市場(chǎng)，特意研發(fā)了Cortex-M3和Cortex-M0內(nèi)核，其中ARM Cortex-M

23、3 處理器是現(xiàn)在應(yīng)用比較多、能耗較低和能效最高的ARM處理器。該處理器硅面積極小、能耗極低并且所需的代碼量極少，這使得開(kāi)發(fā)人員能夠以8位的設(shè)備實(shí)現(xiàn)32位設(shè)備的性能，從而省略16位設(shè)備的研發(fā)步驟。Cortex-M3處理器超低的門數(shù)也使得它可以部署在模擬和混合信號(hào)設(shè)備中。本系統(tǒng)選擇基于Cortex-M3的STM32作為主控制器。工作頻率最高可達(dá)50MHz，功耗低至150uA/MHz。更突出的是，它能顯著降低所有8/16位應(yīng)用的代碼長(zhǎng)度。該處理器的特性如下：l 處理器工作頻率最高50MHz；l 內(nèi)置有嵌套向量中斷控制器（NVIC）；l 最高可達(dá)32kB的片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，高達(dá)8kB 的靜態(tài)R

24、AM；l 通過(guò)片內(nèi)Bootloader 軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程（ISP）和在應(yīng)用中編程（IAP）；l 串行接口：l UART：可產(chǎn)生小數(shù)波特率，帶有內(nèi)部FIFO，支持RS-485/EIA-485；l 2個(gè)SSP 控制器，具有FIFO 和多協(xié)議功能；l I2C總線接口支持全部I2C 總線規(guī)范和增強(qiáng)型快速模式，數(shù)據(jù)速率高達(dá)1Mbit/s；l 3 種節(jié)能模式：睡眠、深度睡眠和深度掉電；l 12 位ADC，在8 個(gè)引腳之間實(shí)現(xiàn)輸入多路復(fù)用；l GPIO 引腳可以用作邊沿和電平觸發(fā)的中斷源。2、STM32F103VC單片機(jī)引腳如圖3-7所示。圖3-7 STM32F103VC單片機(jī)引腳Fig.3-7 STM

25、32F103VC MCU pins3、芯片特點(diǎn)：l 多達(dá)512K字節(jié)閃存 l 存儲(chǔ)器配置： 主存儲(chǔ)塊： 小容量產(chǎn)品：4K x 64位 中容量產(chǎn)品：16K x 64 位 大容量產(chǎn)品：64K x 64 位 信息塊：258 x 64 位 l Cortex-M3內(nèi)核集成了兩個(gè)調(diào)試端口： JTAG調(diào)試接口(JTAG-DP) 提供基于JTAG(Joint Test Action Group 聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組)協(xié)議的5線標(biāo)準(zhǔn)接口。 SWD調(diào)試接口(SWD-DP) 提供基于SWD(Serial Wire Debug 串行線調(diào)試) 協(xié)議的2線標(biāo)準(zhǔn)接口。l 多達(dá)11個(gè)定時(shí)器 多達(dá)4個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)

26、4個(gè)用于輸入捕獲/ 輸出比較/PWM 或脈沖計(jì)數(shù)的通道 2個(gè)16位6通道高級(jí)控制定時(shí)器，多達(dá)6路PWM輸出，帶死區(qū)控制 2個(gè)看門狗定時(shí)器(獨(dú)立的和窗口型的) 系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器：24位自減型計(jì)數(shù) 2個(gè)16位基本定時(shí)器用于驅(qū)動(dòng)DAC 3.2.3 超聲波模塊電路超聲波模塊電路如圖3-8所示。圖3-8 超聲波模塊電路Fig.3-8 ultrasonic module circuit超聲波模塊實(shí)物如圖3-9所示：圖3-9 超聲波模塊實(shí)物圖Fig.3-9 Ultrasonic module physical figure在超聲探測(cè)電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度為發(fā)射超聲的時(shí)間間隔，被測(cè)物距離

27、越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個(gè)數(shù)與被測(cè)距離成正比。諧振回路，最終將頻率為40KHZ的信號(hào)作用于發(fā)射探頭上，使其產(chǎn)生共振后，發(fā)射出超聲波2。超聲波測(cè)距的制作和調(diào)試都較為簡(jiǎn)單，其中超聲波發(fā)射和接收采用超聲波傳感器TCT40-10F1（T發(fā)射）和TCT40-10S1（R接收），中心頻率為40KHz，安裝時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距48cm，其余元件無(wú)特殊要求，若將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來(lái)，那可以大大提高抗干擾能力。模塊的工作原理：l 采用IO觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)；l 模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回； l 有信號(hào)返回，通過(guò)IO輸出一高電平，高電平持

28、續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S)/2； 3.2.4顯示電路1、顯示電路以及觸摸屏輸入電路原理如圖3-10所示： 圖3-10顯示電路以及觸摸屏電路原理圖Fig.3-10 touch screen display circuit and the circuit principle diagramILI9320寄存器說(shuō)明：l 索引寄存器用來(lái)指定寄存器的地址或?qū)⒁獙?xiě)入RAM的地址。l 狀態(tài)寄存器表明了當(dāng)前ILI9320內(nèi)部的狀態(tài)。l 輸入模式寄存器AM 控制GRAM更新方向。當(dāng)AM=0，地址以水平寫(xiě)方向更新。當(dāng)AM=1，地址以垂直寫(xiě)方向更新。注意：1、

29、當(dāng)ORG=1，僅有起始地址00000H能通過(guò)R20H，R21H被設(shè)置在RAM中。 2、在RAM讀操作中，確保ORG=0。BGR 交換寫(xiě)入數(shù)據(jù)中的R和B。BGR=0：按照RGB的順序?qū)懭胂袼財(cái)?shù)據(jù)。BGR=1：把RGB變?yōu)锽GR的順序?qū)懭隚RAM。TRI 當(dāng)TRI=1，數(shù)據(jù)是通過(guò)8-bit的接口以8-bit x 3 transfers的模式傳輸?shù)絻?nèi)部的RAM中。它也可以以16-bit或SPI的接口方式傳輸數(shù)據(jù)，這樣配合DFM bit可以實(shí)現(xiàn)262K色。當(dāng)不使用這些接口時(shí)，確保TRI=0。2、觸摸屏轉(zhuǎn)換芯片ADS7843:ADS7843是一個(gè)內(nèi)置12位模數(shù)轉(zhuǎn)換、低導(dǎo)通電阻模擬開(kāi)關(guān)的串行接口芯片。供電

30、電壓+2.7V+5 V，參考電壓VREF為+1 V+VCC，轉(zhuǎn)換電壓的輸入范圍為0 VREF，最高轉(zhuǎn)換速率為125 kHz。轉(zhuǎn)換原理：ADS7843是一款連續(xù)近似記錄(SAR)的a/d轉(zhuǎn)換器9。可通過(guò)連結(jié)觸摸屏X+觸摸信號(hào)輸入到a/d轉(zhuǎn)化器4。同時(shí)打開(kāi)   Y+和Y-的驅(qū)動(dòng)，然后數(shù)字化X+的電壓。從而得到當(dāng)前Y位置的測(cè)量結(jié)果。同理，也可得到X方向的坐標(biāo)。因此，就可以確定觸摸的按鍵所在屏幕的位置。表4-1 ADS7843引腳說(shuō)明Table 4-1 ADS7843 pins description引腳號(hào)引腳名稱功能描述1，10+Vcc供電電源2.75V2，3X+,Y+接觸摸屏正

31、電極，內(nèi)部AD通道4，5X-,Y-接觸摸屏負(fù)電極6GND電源地7，8IN3,IN4兩個(gè)附屬AD輸入通道9VrefAD參考電壓輸入11PENIRQ中斷輸出，須接外拉電阻12，14，16DOUT,DIN,DCLK串行接口引腳，在時(shí)鐘下降沿?cái)?shù)據(jù)移出，上升沿移進(jìn)13BUSY忙指示，低電平有效15CS片選引腳3.3 具體設(shè)計(jì)步驟本次設(shè)計(jì)使用的是Protel99SE畫(huà)圖軟件電路工程設(shè)計(jì)部分它包括以下幾系統(tǒng)。(1)電路原理設(shè)計(jì)部分（Advanced Schematic 99）系統(tǒng)：電路原理圖設(shè)計(jì)部分包括電路圖編輯器（簡(jiǎn)稱SCH編輯器）、電路圖零件庫(kù)編輯器（簡(jiǎn)稱Schlib編輯器）和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主

32、要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫(kù)；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫(kù)的各種報(bào)表。原理圖的設(shè)計(jì)需要基本的五步，以下具體介紹。1)新建原理圖文件。在進(jìn)入SCH設(shè)計(jì)系統(tǒng)之前，首先要構(gòu)思好原理圖，即必須知道所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目需要那些電路來(lái)完成，然后用Protel 99SE來(lái)畫(huà)出電路原理圖。2)設(shè)置工作環(huán)境。根據(jù)實(shí)際電路的復(fù)雜程度來(lái)設(shè)置圖紙的大小。在電路設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，圖紙的大小都可以不斷的調(diào)整，設(shè)置合適的圖紙大小是完成原理圖設(shè)計(jì)的第一步。3)放置元件。從元件庫(kù)中選取元件，布置到圖紙的合適位置，并對(duì)元件的名稱、封裝進(jìn)行定義和設(shè)定，根據(jù)元件之間的走線等聯(lián)系對(duì)元件在工作平面上的位置驚醒調(diào)整

33、和修改使得原理圖美觀而且易懂。4)原理圖的布線。根據(jù)實(shí)際電路的需要，利用SCH提供的各種工具、指令進(jìn)行布線，將工作平面上的器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號(hào)連接起來(lái)，構(gòu)成一幅完整的電路原理圖。5)建立網(wǎng)絡(luò)表。完成上面的步驟之后，可以看到一張完整的電路原理圖了，但是要完成電路板的設(shè)計(jì)，就需要生成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)表文件。網(wǎng)絡(luò)表是電路板和電路原理圖之間的重要紐帶。6)原理圖的電氣檢查。當(dāng)完成原理圖布線后，需要設(shè)置項(xiàng)目選項(xiàng)來(lái)翻譯當(dāng)前項(xiàng)目，利用Protel 99SE提供的錯(cuò)誤檢查報(bào)告修改原理圖。（2）印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)（Advanced PCB 99）：印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡(jiǎn)稱PCB編輯器）、零

34、件封裝編輯器（簡(jiǎn)稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。之后是PCB電路設(shè)計(jì)，一般的PCB電路板有單面板和雙面板、四層板、多層板。單面板是一種單面敷銅，因此只能利用它敷了銅的一面設(shè)計(jì)電路導(dǎo)線和元件的焊接。雙面板是包括TOP（頂層）和BOTTOM（底層）的雙面敷銅的電路板，雙面都可以布線焊接，中間一層為絕緣層，為常用的一種電路板。如果在雙面板的頂層和底層之間加上別的層，即構(gòu)成了多層板，比如放置兩個(gè)電源板層構(gòu)成的四層板，這就是多層板。通常的PCB板，包括頂層、底層和中間層，層與層之間是絕緣層，用于隔離布線層。在PCB

35、電路板布上銅膜導(dǎo)線后，還要在頂層和底層上印刷一層防焊層。防止焊接時(shí)相鄰焊接點(diǎn)的多余焊錫短路。對(duì)于雙面板或者多面板，防焊層分為頂面防焊層和底面防焊層兩種。電路板制作的最后階段，一般要在防焊層之上印上一些文字符號(hào)，比如元件名稱、元件符號(hào)、元件管腳和版權(quán)等，方便以后的電路焊接和查錯(cuò)等。（3）布線系統(tǒng)，有自動(dòng)布線和手動(dòng)布線兩種。自動(dòng)布線系統(tǒng)（Advanced Route 99）：本系統(tǒng)包含一個(gè)基于形狀（Shape-based）的無(wú)柵格自動(dòng)布線器，用于印電路板的自動(dòng)布線，以實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。但一般時(shí)候我們使用手動(dòng)布線，使格局更合理化。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)有人說(shuō)，在一個(gè)智能電子產(chǎn)品中

36、，硬件是物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件則是它的靈魂。在硬件電路日趨成型穩(wěn)定的現(xiàn)代社會(huì)，軟件顯得尤為重要。就如手機(jī)行業(yè)，近些年硬件電路基本沒(méi)有重大的改變，但I(xiàn)OS的出現(xiàn)，幫助蘋果迅速取代諾基亞的手機(jī)霸主地位。安卓的異軍突起也成就了眾多手機(jī)廠商。而守著塞班的諾基亞地位則一落千丈，可見(jiàn)軟件的重要性。盡管本系統(tǒng)并不復(fù)雜，但高效、清晰、簡(jiǎn)潔的代碼可以讓系統(tǒng)運(yùn)行的更有效率，維護(hù)也更方便。這里采用模塊化編程思想，每個(gè)功能模塊的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序分開(kāi)設(shè)計(jì)。其中驅(qū)動(dòng)程序包括：并口屏底層驅(qū)動(dòng)、觸摸芯片的驅(qū)動(dòng)，超聲波模塊的驅(qū)動(dòng)等。應(yīng)用程序則包括：人機(jī)界面、觸摸按鍵輸入和數(shù)字濾波等。系統(tǒng)軟件程序大體包括下面幾個(gè)過(guò)程：1. 系統(tǒng)的初始

37、化工作；2. TFT液晶屏的初始化；3. 觸摸屏的管腳配置；4. 超聲波模塊的初始化；5. 判斷是連續(xù)測(cè)量還是測(cè)量一次，進(jìn)而是單片機(jī)進(jìn)入不同的工作狀態(tài)；6. 如果是連續(xù)測(cè)量，則單片機(jī)就會(huì)完成一次測(cè)量后，自動(dòng)進(jìn)入下次測(cè)量；如果是測(cè)量一次，則單片機(jī)完成測(cè)量一次后，進(jìn)入等待狀態(tài)。7. 進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，完成數(shù)據(jù)的顯示。4.2主程序流程圖是否為連續(xù)測(cè)量超聲波模塊的初始化TFT液晶屏的初始化系統(tǒng)的初始化開(kāi)始Y顯示測(cè)量結(jié)果啟動(dòng)一次測(cè)量啟動(dòng)一次測(cè)量啟動(dòng)一次測(cè)量啟動(dòng)連續(xù)測(cè)量啟動(dòng)一次測(cè)量啟動(dòng)一次測(cè)量啟動(dòng)一次測(cè)量啟動(dòng)一次測(cè)量啟動(dòng)一次測(cè)量N圖4-1主程序流程圖Fig.4-1 the main program flow

38、 chart4.3測(cè)量子程序流程圖超聲波模塊的時(shí)序圖如圖4-2所示：圖4-2 超聲波模塊時(shí)序圖Fig.4-2 ultrasonic module sequence diagram根據(jù)超聲波模塊的時(shí)序圖進(jìn)行軟件程序的設(shè)計(jì)流程如圖4-3 ：獲取定時(shí)器的計(jì)數(shù)值，得出時(shí)間，進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷，除去錯(cuò)誤數(shù)值，進(jìn)行數(shù)字濾波等待回應(yīng)管腳變成高電平，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，直到變?yōu)榈碗娖?，停止?jì)時(shí)拉高觸發(fā)管腳的電平10us根據(jù)公式計(jì)算出距離，用于顯示圖4-3 超聲波測(cè)距子程序流程圖Fig.4-3 ultrasonic ranging program block diagram4.4數(shù)字濾波限幅濾波法7（又稱程序判斷濾波法）

39、A、方法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設(shè)為A）每次檢測(cè)到新值時(shí)判斷：如果本次值與上次值之差<=A,則本次值有效如果本次值與上次值之差>A,則本次值無(wú)效,放棄本次值,用上次值代替本次值B、優(yōu)點(diǎn)：能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾C、缺點(diǎn)無(wú)法抑制那種周期性的干擾平滑度差中位值濾波法A、方法：連續(xù)采樣N次（N取奇數(shù)）把N次采樣值按大小排列取中間值為本次有效值B、優(yōu)點(diǎn)：能有效克服因偶然因素引起的波動(dòng)干擾對(duì)溫度、液位的變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有良好的濾波效果C、缺點(diǎn)：對(duì)流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜算術(shù)平均濾波法A、方法：連續(xù)取N個(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算N值較大時(shí)：信號(hào)平滑度較高，

40、但靈敏度較低N值較小時(shí)：信號(hào)平滑度較低，但靈敏度較高N值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4B、優(yōu)點(diǎn)：適用于對(duì)一般具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波這樣信號(hào)的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng)C、缺點(diǎn)：對(duì)于測(cè)量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計(jì)算速度較快的實(shí)時(shí)控制不適用比較浪費(fèi)RAM遞推平均濾波法（又稱滑動(dòng)平均濾波法）A、方法：把連續(xù)取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為N每次采樣到一個(gè)新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾,并扔掉原來(lái)隊(duì)首的一次數(shù)據(jù).(先進(jìn)先出原則)把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算,就可獲得新的濾波結(jié)果N值的選取：流量，N=12；壓力：N=4；液面，N=412；溫度，N=14B、優(yōu)點(diǎn)：對(duì)周期性干擾

41、有良好的抑制作用，平滑度高適用于高頻振蕩的系統(tǒng)C、缺點(diǎn)：靈敏度低對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合比較浪費(fèi)RAM中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）A、方法：相當(dāng)于“中位值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法”連續(xù)采樣N個(gè)數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值然后計(jì)算N-2個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值N值的選?。?14B、優(yōu)點(diǎn)：融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差C、缺點(diǎn)：測(cè)量速度較慢，和算術(shù)平均濾波法一樣比較浪費(fèi)RAM4.4.6 限幅平均濾波法8A、方法：相當(dāng)于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法

42、”每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進(jìn)行限幅處理，再送入隊(duì)列進(jìn)行遞推平均濾波處理B、優(yōu)點(diǎn)：融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差C、缺點(diǎn)：比較浪費(fèi)RAM在本程序設(shè)計(jì)中為了降低干擾因素，選擇了中位值平均濾波法，因?yàn)樗x擇的單片機(jī)的RAM足夠大，并且完成一次測(cè)量的時(shí)間也非?？臁２捎脭?shù)字濾波降低了硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，降低了硬件成本，只要適當(dāng)改變數(shù)字濾波程序有關(guān)參數(shù)，就能方便的改變?yōu)V波特性，因此數(shù)字濾波使用時(shí)方便靈活。5系統(tǒng)調(diào)試5.1系統(tǒng)硬件調(diào)試硬件調(diào)試主要是對(duì)系統(tǒng)整體、各模塊焊接、元器件布局等進(jìn)行檢查。調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，這里選擇幾個(gè)比較明顯的進(jìn)行分析。首先是元

43、器件布局。在設(shè)計(jì)電路時(shí)沒(méi)有仔細(xì)分析元器件的尺寸及占用空間，導(dǎo)致板子器件不能正常放置，備用的電源和地插針被核心板擋住而不可用，電源指示燈也被擋住而很難觀察到。其次是元器件的封裝問(wèn)題。在設(shè)計(jì)PCB時(shí)沒(méi)有查看NOR Flash的封裝而使用默認(rèn)的DIP8封裝，在焊接芯片時(shí)發(fā)現(xiàn)器件實(shí)際尺寸比封裝要大，從而導(dǎo)致芯片很難焊接。另外還有焊接的問(wèn)題。在焊接電源電路時(shí)存在虛焊，導(dǎo)致電源不穩(wěn)定；在焊接貼片芯片時(shí)也是由于粗心，將芯片焊反。由于第一塊電路板問(wèn)題較多，因此在第一版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)。完成后對(duì)整體供電系統(tǒng)、模塊焊接等進(jìn)行調(diào)試，沒(méi)有問(wèn)題。5.2系統(tǒng)軟件調(diào)試 問(wèn)題一：觸摸屏的觸控位置與屏幕的顯示位置對(duì)應(yīng)關(guān)

44、系不對(duì)，通過(guò)修改程序進(jìn)行多次的調(diào)整，使觸摸按鍵位置與顯示位置統(tǒng)一起來(lái)。 問(wèn)題二：測(cè)量的距離與實(shí)測(cè)距離相差非常大，測(cè)量的距離就不對(duì)。經(jīng)過(guò)分析得知定時(shí)器的時(shí)鐘分頻參數(shù)不合適。通過(guò)分析超聲波模塊的可測(cè)范圍以及定時(shí)器的計(jì)數(shù)范圍，得到合適的時(shí)鐘分頻系數(shù)，從而保證了測(cè)的是數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的。 問(wèn)題三：當(dāng)測(cè)量的距離不準(zhǔn)確時(shí)，大部分就是+5V電壓提供不穩(wěn)。5.3系統(tǒng)測(cè)量效果如表5-1所示：表5-1 實(shí)際距離與測(cè)量距離誤差關(guān)系Table 5-1 Actual distance and the distance measurement 實(shí)際距（cm）311234050120260300352435測(cè)量距（cm）3.011.022.940.050.1120.2259.9300.2352.0434.8誤差（cm）0.00-0.100.10.2-0.10.20-0.2效果圖如圖5-1所示：圖5-1顯示效果圖Fig.5-1 display effect根據(jù)文中電路參數(shù)和程序，測(cè)距器可測(cè)量的范圍為2450cm，