超聲波測距系統(tǒng)設計

1、超聲波測距系統(tǒng)設計論文題目：超聲波測距系統(tǒng)設計超聲波具有不受外界光及電磁場等因素的影響的優(yōu)點,超聲波測距作為一種有效 的非接觸式測距方法已被應用于多個領域。本設計采用渡越時間法，硬件系統(tǒng)分為發(fā)射模塊、接收模塊、顯示模塊、中央處 理模塊四個部分。本設計采用STC89C52單片機作為微型中央處理器并由軟件實現 40kHz脈沖經放大電路從超聲波發(fā)射探頭T-40發(fā)射出超聲波，接收探頭R-40收到聲 波后經集成芯片CX20106A放大濾波整形后回送到單片機計算，通過發(fā)射與接收的時 間差和聲速計算出距離。本系統(tǒng)使用四位共陽極LED數碼管顯示距離，能實時顯示即 時距離。經測試，在30cm200cm范圍內，誤

2、差能控制在2cm以內。根據實驗數據進行了 誤差分析，并提出了解決方案，最后對超聲波測距技術的發(fā)展進行了展望。通過系統(tǒng) 的調試和測試，本設計基本完成了設計要求?！娟P鍵詞】單片機，超聲波，測距，渡越時間法;【論文類型】應用型Title: The design of ultrasonic distance measurement systemMajor: Electronic and Information EngineeringName: Zhang YankunSignature:Supervisor: Zhang XiaoliSignature:ABSTRACTThe advantages o

3、f ultrasound without the influence of outside light and electromagnetic fields and other factors , ultrasonic distance measurement as an effective non-contact distance measurement method has been used in many fields.This design uses the transit time method, the hardware system is divided into transm

4、itter module, receiver module and display module, the central processing module. This design uses a microcontroller STC89C52 as micro central processing unit and 40 kHz pulse by the software, The ultrasonic emission from the ultrasonic probe the T-40 via the amplifler circuit. Acousticreceived by pr

5、obe R-40, via the integrated chip CX20106A amplifying , filtering and shaping and sent to the microcontroller computing, calculate the distance by the transmit and receive time and the speed of sound. The design uses four common anode LED digital display the distance value, to provide users with a v

6、ery intuitive interface.Been tested within the range of 30cm 200cm, the error can be controlled at less than 2cm.According to the experimental data and analyzed the error, and proposed solutions, the developmental direction in ultrasonic ranging were also presented at last.By systematic debugging an

7、d testing, the design basically completed the design requirements.Key words microcontroller, ultrasonic, range, transit time methodLlXpe of Thesis Applied前言隨著傳感器和單片機控制技術的不斷發(fā)展，非接觸式檢測技術已被廣泛應用于多 個領域。目前，典型的非接觸式測距方法有超聲波測距、CCD探測、雷達測距、激光 測距等。其中，CCD探測具有使用方便、無需信號發(fā)射源、同時獲得大量的場景信息 等特點，但視覺測距需要額外的計算開銷。雷達測距具有全天候工作

8、，適合于惡劣的 環(huán)境中進行短距離、高精度測距的優(yōu)點，但容易受電磁波干擾。激光測距具有高方向 性、高單色性、高亮度、測量速度快等優(yōu)勢，尤其是對雨霧有一定的穿透能力，抗干 擾能力強，但其成本高、數據處理復雜。與前幾種測距方式相比，超聲波測距可以直 接測量近距離目標，縱向分辨率高，適用范圍廣，方向性強，能量消耗緩慢，在介質 中傳播的距離較遠且操作簡單，并具備不受光線、煙霧、電磁干擾等因素影響，對環(huán) 境有一定的適應能力，且覆蓋面較大等優(yōu)點。這些特點可使測量儀器不受被測介質的 影響，大大解決了傳統(tǒng)測量儀器存在的問題，利用超聲波檢測既迅速、方便、計算簡 單，又易于實時控制，在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要

9、求。但就目前技術水平來說，人們可以具體利用的測距技術還十分有限，因此，這是 一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術及產業(yè)領域。展望未來，超聲波測距儀作為 一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定 位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會需求，未來的超聲波測距儀將與自動化 智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合，形成多測距儀。然而超聲波測距也有其局限性，超聲波傳播波速不恒定、回波信號幅值隨傳播距 離增大呈指數規(guī)律衰減、有盲區(qū)、超聲波的旁瓣影響、混響信號干擾、超聲波探測器 測量分辨力和探測角度范圍的矛盾等局限性。所以目前研究主要是降低現有測距方法 的誤差和尋找新的超聲

10、波測距方法。超聲波測距方法主要有可變閾值檢測法、相位檢測法、聲波幅值檢測法和渡越時間 法四種。通過系統(tǒng)論證，本設計最終確定采用渡越時間法。渡越時間法就是通過檢測發(fā)射超聲波與接收回波之間的時間差t,求出目標障礙物距 信號發(fā)射源的距離d,計算公式為:d = vt /2,其中，v為超聲波波速（m/s）o本論文研究了超聲波測距原理以及各種超聲波測距系統(tǒng)的優(yōu)缺點，確定了本設計 所采用的方案。文中確定了發(fā)送模塊、接收模塊、顯示模塊、中央處理模塊構成整個 系統(tǒng)，并確定了各個模塊實現所使用的芯片，軟件設計部分描述了各個模塊程序流程 圖和主要程序。制作硬件并檢測調試。最終得到實驗結果并對誤差進行了分析，提出 減

11、小誤差的方法和方案。附錄部分提供了本論文所使用的硬件電路和軟件代碼。選擇L 1相位法超聲波測距1. 1. 1測量原理L 1. 2系統(tǒng)硬件原理框圖2444555557L 1. 3基于相位法雙頻超聲波測距L2渡越時間檢測法1. 2. 1單頻渡越時間法 1.2.2雙頻渡越時間法.1.3其他幾種測距或測厚方法1. 3. 1共振法L 3. 2往復法L3.3多重相位法L 3. 4頻域的譜分析法.L4方案選擇2系統(tǒng)硬件設計2.1主要技術指標82. 2系統(tǒng)設計框圖82.3超聲波發(fā)射電路92. 3. 1采用74LS04驅動發(fā)射電路92. 3. 2采用9012三極管驅動發(fā)射電路2.4 接收電路102.5 顯示電路

12、11123超聲波測距系統(tǒng)軟件設計和仿真3. 1總體設計123. 1.1主程序123. L 2超聲波發(fā)射子程序133. 1. 3超產波接收中斷程序133.2 系統(tǒng)仿真144系統(tǒng)測試163.3 軟件和硬件測試164. 2 統(tǒng)測量165結論185. 1數據的誤差分析185.2 總結185.3 超聲波測距研究趨勢的展望18致謝錯誤!未定義書簽。附錄20CX20106A引腳和參數20超聲波測距源程序清單21參考文獻261方案選擇1.1 相位法超聲波測距相位法超聲測距是利用發(fā)射波和被目標反射的接收回波之間聲波的相位差包含的距 離信息來實現對被測目標距離的測量，同時，可以通過變換調制信號的頻率來改變相位 差

13、對距離的細分尺度，來提高精度和改變量程。1.1.1 測量原理設在起始時刻八發(fā)射的超聲波的強度為：/1 = A】 sin(69Z + 0()實際波為方波，這里為方便公式說明用正弦波舉例。接收時刻調制波的強度為：，2 =42 sin(皿 + cot 2D + 00)則接收與發(fā)射時刻的相位差為：0 = 3t2D = 2可 2D時間差為：tL2D -249根據時間和相位的關系，待測距離D = - C12 D可以轉換為：c (p A(pO = 上=(N + ')2 2時 22乃其中，。為待測距離；。為超聲波傳播速度；”為超聲波波長；N為相位傳播延遲中的中周期數；A9為相位延遲中不足一周期的相位差

14、值?？梢岳糜嫈灯鳒y 出a值，而夕則需應用相位比較器計算出。1.1.2 系統(tǒng)硬件原理框設計出超生波測距系統(tǒng)硬件原理框圖1-1:2MHx _TLTU圖111.1.3 基于相位法雙頻超聲波測距雙頻超聲波測距法是發(fā)射二個頻率不同的猝發(fā)聲波，測定與這二個猝發(fā)聲對應的回 波信號的相位，根據所測相位進行測距的一種高精度的超聲波測距方法。本方法同時使 用二個回波的相位以及包絡信息，排除了以2乃為周期的相位上的不確定性?；驹硎?使用兩個不同頻率的波形的發(fā)射與接收波的相位差的差的變化函數來代替單個頻率的波 形相位差的變化，如下式必一必二%式中，外和直為兩種頻率波形的初始相位.外和田為兩種頻率接收波形的相位，

15、40,一久）為兩種頻率波形相位差的差的變化函數，這樣做的好處是，既有使用高頻率 超聲波的良好的方向性與反射性，同時由于4慮一慮）的周期相對于單個波形的相位差 變化函數的周期更大，這樣能增大相位差對距離的細分尺度，從而得到更精確的測量結 果?；谝陨想p頻超聲波測距原理，本系統(tǒng)設計的思路是采用兩個相對獨立的相位法 測距電路，分別比較出兩個不同頻率的波形的相位差，然后將兩個相位差提供給MCU, 由MCU中事先寫入的程序來計算出兩種波形相位差的差，為了得到所測距離L的大概 值，解決相位法中的2解的不確定性，會需要用到單片機中的定時器。另外，顯示部 分也是由MCU來完成。由于整個過程并沒有過大的運算量,

16、基于經濟性和易用性考慮， 單片機選用AT89C52單片機。在接收部分中，由接收探頭接收的波形經過前置放大后，經由濾波器濾波,使用的 濾波器選用MAX275。當為了改變量程而改變超聲波的頻率時，由于MAX275組成不同 的濾波器需要不同的外接電阻,所以若需要實現較大的量程覆蓋，可能需要一組以上 的MAX275組成不同的濾波器實現濾波。在相位比較電路中，把信號源輸出的正弦信號和接收端得到的正弦信號分別轉化為方波信號A和B，將A、B輸入具有很強抗噪能力的異或門，如圖1-2所示:aFVd圖102當輸入波形a和b之間的相位差變化的時候,輸出波形的占空比隨之發(fā)生變化, 通過積分電路可得到輸出波形的平均電平

17、。根據輸出波形的平均電平和相位差的一 對應關系，可得到相位差與輸出平均電平的曲線。如圖1-3所示：1.2 渡越時間檢測法1.2.1 單頻渡越時間法本設計方案中使用的渡越時間檢測法原理是，在由單片機發(fā)出驅動信號的同時， 開啟單片機中的計時器，開始計時。發(fā)射探頭發(fā)射出超聲波，在由接收探頭接收到第 一回波的同時停止單片機計時器的計時，由于超聲波在空氣中的速度已知，根據公式 5 = 1即可求得探頭與待測目標之間的距離。測量原理如圖卜4所示圖14通常的計算是默認上圖中Hn,在兩個探測頭T和R的距離M較小時,這樣默認并沒有錯,但當測量距離較小時,或者距離M較大時，的式子便不再適用,2為了進一步降低測量誤差

18、,應該在編程時,將距離計算公式寫作=尚7相, 而且，可以在較短時間內多次發(fā)出超聲波測量,完成后計算平均值然后顯示。1.2.2 雙頻渡越時間法由于空氣對超聲波的吸收與超聲波頻率的平方成正比，因此用來測距的超聲波 的頻率就不能很高。另一方面頻率越低，波長越長，測距的絕對誤差就越大。所以， 測距的范圍加大與測量精度實際上是一對矛盾。為了解決這一矛盾，我們引入了已被 廣泛用于海洋測深方法中的雙頻超聲波探測技術，使其用于空氣中的測距及定位。其 原理是:同時發(fā)射兩個頻率分別為fL和fH的雙頻超聲波，由于fH的波長較短，絕對 測量精度高，而空氣對它的吸收大，所以用于近距離測距（比如5m以內），而ft波 長較

19、長，絕對精度低，但是空氣對它的吸收要小很多，可以達到較遠的目標(比如5 20m),由于這個范圍絕對距離較長,因此可以保證在整個測距范圍內相對精度一致。1.3 其他幾種測距或測厚方法1.3.1 共振法共振法是利用超聲波在介質中的多次反射而形成的共振，通過測定幾個共振頻率 的差來測量厚度。這是一種高精度的測距方法。但這種方法必須事先知道發(fā)射換能器 和目標之間超聲波傳播的介質中存在有二個以上的共振頻率。1.3.2 往復法往復(sing-around)法是利用由介質層返回的回波去觸發(fā)下一次信號的發(fā)射，這 樣反復觸發(fā)并記錄觸發(fā)的次數，在一定的時間內，目標的厚度就是觸發(fā)次數的函數。 顯然，要想提高測量精度

20、，必須進行較多的觸發(fā)計數。然而，較多的觸發(fā)計數的代價 就是延長了測量時間。1.3.3 多重相位法多重相位法是將超聲波利用另一個頻率較低的信號進行幅度調制，而后發(fā)出調幅 波，接收調幅波及其二個不同頻率的信號的相位差，以這個相位差為依據，計算傳聲 介質的厚度或距離。這種方法通過提高調制頻率可以提高測量精度，當然也存在相位 上以2%為周期的不確定性。這種方法不適用于收發(fā)合置的聲學系統(tǒng)。相位比較法同 樣也存在以2T為周期的不確定性，同時還存在由于三次回波而形成干涉的影響。1.3.4 頻域的譜分析法頻域的譜分析法是利用回波的頻域變換技術的測距方法，可用利用回波的頻譜特 性，也可以利用相位特性，或者二者兼

21、有。這種方法可用到達比較高的精度。但是， 必須對回波進行A / D變換并進行FFT分析等運算，因此要求系統(tǒng)具備實時FFT運算 功能。281.4 方案選擇通過分析，相位法雖然能較精確的測得距離，但其系統(tǒng)復雜，實現起來較為困難。 渡越時間法無論是硬件還是軟件實現都比較容易，如果加上溫度補償電路等改進措施 后，能達到比較高的測量精度，可以滿足本次設計的要求。其他幾種測距方法都有各 自的要求或局限性，實現并不容易。所以，最終選擇渡越時間法作為最終方案。2系統(tǒng)硬件設計2.1主要技術指標量程：30200cm；電源：5V DC；超聲波頻率：40kHz； 測量誤差：±2cm； 顯示方式：數碼管顯示。

22、2. 2系統(tǒng)設計框圖本系統(tǒng)采用STC89C52單片機作為中央處理器，超聲波發(fā)射40kHz脈沖由單片機 軟件實現從P1.0 口發(fā)出，采用單片機內部定時器進行計時和控制。超聲波接收部分 使用CX20106A作為接收主控制芯片，收到信號后輸出端輸出低電平給INTT0 口，接 收成功，停止計時。顯示部分采用四位LED數碼顯示管顯示距離。超聲波測距器的系統(tǒng)框圖如圖2-1所示發(fā)射探頭圖2-12. 3超聲波發(fā)射電路單片機軟件實現發(fā)送40kHz信號，從P1. 0發(fā)送到驅動電路，驅動電路有兩種， 分別是采用反相器74LS04和三極管9012放大驅動，使超聲波發(fā)射探頭共振，發(fā)出 40kHz的超聲波信號。本次設計采

23、用的是后者。2. 3.1采用74LS04驅動發(fā)射電路發(fā)射電路主要由反相器74LS04和超聲波探頭構成，單片機P1.。端口輸出40kHz 的方波信號，一路經一級反相器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經兩級反相 器后送到超聲波換能器的另一端，用這種形式可以提高超聲波的發(fā)射強度。輸出端采 用兩反相器并聯，用以提高驅動能力。上拉電阻一方面提高反相器74LS04輸出高電 平的驅動能力，另一方面可以增強超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間。 電路原理圖如圖2-2所示。R674LS04R74LS04匚1k圖222. 3. 2采用9012三極管驅動發(fā)射電路該電路超聲波發(fā)送模塊是使用9012三極管做為

24、驅動放大，超聲波換能器一段接P1.0 0,另一端接集電極，R8提高驅動能力，通過調試電阻可以加大超聲波的發(fā)射 功率，從而提高測距距離。電路如圖2-3所示。AR8 .1 超聲波發(fā)射T1粕超聲波發(fā)射T2徜R71k1,圖2-3超聲波發(fā)射電路2. 4接收電CX20106A是日本索尼公司生產的紅外遙控系統(tǒng)中作接收預放用的雙極型集成電 路，可用來代換多種型號的遙控接收集成電路。集成電路CX20106A可用來完成信號 的放大、限幅、帶通濾波、峰值檢波和波形整形等功能?？梢员ＷC在超聲波傳感器接 收較遠反射信號輸出微弱電壓時，放大器有較高的增益，在近距離輸入信號強時放大 器不會過載;其帶通濾波器中心頻率可由芯片

25、腳5的外接電阻調節(jié)，不需要外接電感, 可避免外磁場對電路的干擾，可靠性較高。當超聲波接收頭收到發(fā)射信號時，便通過CX20106進行前置放大、限幅放大、帶 通濾波、峰值檢波和比較、積分及施密特觸發(fā)比較得到解調處理后的信號。7腳為信 號輸出口，沒收到信號時為高電平，收到后變?yōu)榈碗娖?，之后又恢復高電平。IC2 CX20106AZCC52C5>圖2-4超聲波接收電路2. 5顯示電路顯示電路采用4位共陽極數碼管顯示。用74LS07和74LS245驅動數碼管，并連 接到單片機STC89C52的P2. 0P2. 3 口上作位選,P0. 0P1. 7 口做段選。電路如圖2-5 所示。RP1RESPACK

26、-83332P OfADO2 1/AD17 2MD2 KJ3/AD3*0 4TAD4 >0*AD6P2.WA8 P2.VA9)2如1)24A12=>2 6M13 町如4 327 伍 1533RX0*31(TXD 32前 33ANfiP34m>P3 5FT1P36IW P3 7/RDCEAB»6A圖2-53超聲波測距系統(tǒng)軟件設計和仿真3.1 總體設計超聲波測距系統(tǒng)軟件設計主要有主程序、超聲波發(fā)射子程序、超聲波接收中斷子 程序及顯示子程序。3.1.1 主程序首先對系統(tǒng)初始化，設置定時器的初值和工作方式，使總中斷允許位=1,并給顯 示端口清0,啟動計時器，然后調用超聲波發(fā)

27、生子程序由P1.0腳發(fā)出40kHz的驅動 信號，為避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直接波觸發(fā)，需要延時一段時 間后才打開INTO中斷，并且開始等待接收到的回波和中斷信號，若接收到回波（INTO 引腳出現低電平），計時器停止計時，保存時間信息，計算出當前距離后儲存，并調 用顯示子程序，結果將以十進制BCD碼方式傳送到LED顯示,然后再發(fā)超聲波脈沖重 復測量過程。晶振為12Mhz,所以機器周期為1微秒。主程序流程圖如圖3-1所示：圖3-13.1.2 超聲波發(fā)射子程序本設計由軟件產生40kHz的驅動信號: void fasong(uchar gs)(while(gs-)Pl_0 = 1;no

28、p (); nop (); nop (); nop ();nop (); nop (); nop () ;nop ();Pl_0 = 0;nop () ;nop () ;nop();nop 0 ；nop (); nop (); nop ();)Pl_0=0;3.1.3 超聲波接收中斷程序超聲波測距儀主程序利用外中斷0檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波 信號(INTO引腳出現低電平)，立即進入中斷程序，然后立即關閉計時器停止計時， 并將測距成功標志字賦值lo如果當計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定 時器溢出中斷將外中斷0關閉，并將測距成功標志字賦值2,以表示此次測距不成功。 然后讀

29、取計數器中的值，取20C時的聲速344m/s,則由D=ct/2可以計算出被測物 體與測距儀之間的距離。3.1.4 顯示子程序本設計采用共陽極7段LED數碼管顯示，顯示子程序如下所示： void zhuanhuan()轉換程序qw = time/1000;bw = time%1000/100;sw = time%100/10;void xianshi () (P2 = 0x01;P2 = 0x02;P2 = 0x04;P2 = 0x08;顯示程序P0 = shu qw;P0 = shubw;P0 = shusw;P0 = shugw;delay(20);delay(20);delay (20);

30、delay (20);3.2 系統(tǒng)仿真在Proteus中根據超聲波發(fā)射硬件電路搭建系統(tǒng)，由于個別元件在Proteus元件 庫中沒有，用其他的方式代替。如：74LS07用74HC07代替；發(fā)射探頭部分用示波器, 便于查看T-40兩個引腳的信號;接收部分用一個開關代替,兩端分別連接INTO和地。將程序在Keil中編譯，并輸出.hex文件，將其放入Proteus電路中的單片機里, 進行仿真，電路如圖3-2,圖3-3所示：Digital OscilloscopeRP1t ZZZJT 0 c - c /、0 aU485a2B*m窗ACA17 aA4AIM"“小歸efcfcSB二卬小 Jiann

31、elLClminelB ClmiiielD尸5I：UIAC DCGKO OFFACDC GNO OFFInverIrvort J圖3-3發(fā)射探頭引腳波形仿真4系統(tǒng)測試4.1軟件和硬件測試將元器件焊接到萬用板上，焊接的時候盡量不要長時間焊接某一管腳，否則元器 件會由于溫度過高壞掉或工作不穩(wěn)定，檢查是否有短路，虛焊，元器件有沒有接反。 由于設計時并沒有安排下載部分，所以用專用的下載器進行程序的燒錄。無誤后，將 單片機安裝上，接通電源。測試LED數碼管是否顯示正常（通過燒錄到單片機中的顯示程序）；測試超聲波發(fā)射是否正常，方法是在發(fā)射探頭前放置一根點燃的蠟燭，若蠟燭的 火焰有有規(guī)律的抖動，則超聲波正常

32、發(fā)射（把耳朵貼到發(fā)射探頭，可以聽到“咔咔” 的聲音）。開始的時候P1.0發(fā)射2個約40K的脈沖，但是測距范圍最遠只能達到50cm,開 始以為是發(fā)射功率不夠，于是調整發(fā)射驅動電路中的電阻和接收電路CX20106A引腳 5的外接電阻，雖然有點提高，但效果不是很大，根本達不到系統(tǒng)設計要求。再看軟 件,發(fā)現當把發(fā)送脈沖數調高的時候可以提高測距范圍，顯然這也會帶來更多的誤差, 不過可以達到系統(tǒng)要求。4. 2系統(tǒng)測量測量距離選取50cm、75cm、100cm> 125cm, 150cm> 175cm六個不同距離進行測 量。測量時，將測量儀放置于距離地面50cm高度的地方，正前方面對一面平整的墻

33、。 每種不同的距離測量5次。結果如表-1所示。表-1實際距離(cm)5次測量距離(cm)50.048.548.848.748.648.775.073.874.173.774.273.9100.098.998.898.898.898.9125.0123.5123.9123.8123.6123.9150.0148.1148.4148.0148. 1148. 1175.0173.4173.8173.5173.5173.45.1數據的誤差分析測量結果和實際距離有誤差，經分析，誤差可能來源一下幾個方面：(1)超聲波發(fā)射與接收探頭和被測點位置存在著一個很小的角度，這個角 度會影響測量距離。(2)由于PLO

34、發(fā)射多個脈沖，接收端接收到的可能不是第一個回波，所 以會增加誤差。(3)由于沒有溫度檢測電路，超聲波在不同的溫度下傳播速度不同，所以 受溫度影響，測量距離和實際距離會有誤差。、(4)信號在電路中傳播會有延時，也會影響測量結果。(5)系統(tǒng)軟件算法不夠精準，單片機精度不高。5. 2總結本次設計基于51單片機和超聲波實現了 30200cm范圍內測距，采用渡越時間 法，硬件系統(tǒng)分為發(fā)射模塊、接收模塊、顯示模塊、中央處理模塊四個部分。由軟件 實現40kHz脈沖經放大電路從超聲波發(fā)射探頭T-40發(fā)射出超聲波，接收探頭R-40收 到聲波后經集成芯片CX20106A放大濾波整形后回送到單片機計算，通過發(fā)射與接

35、收 的時間差和聲速計算出距離。本系統(tǒng)使用四位共陽極LED數碼管顯示距離。本次設計的實驗結果精度不是很高，若想得到更精確的測距方法，可以采用相位 法或雙頻超聲波測距方法，或者尋找更精確的算法。不過系統(tǒng)會更復雜，對各個模塊 要求會更高。5. 3超聲波測距研究趨勢的展望超聲波測距作為非接觸式檢測技術的典型方法之一，以其獨特的優(yōu)勢和廣闊的發(fā) 展前景，作以下三點展望：(1)目前采用壓電式陶瓷材料和磁致伸縮材料來制造的超聲波換能器存在一定的 阻抗失配問題，即在驅動脈沖結束后，由于存在慣性會使換能器繼續(xù)振動產 生盲區(qū)，從而影響超聲波測距儀的精度。所以，超聲波換能器制造材料的改 進是超聲波測距技術發(fā)展的一個重

36、要方向。(2)選擇更合理的發(fā)射脈沖、研發(fā)更高性能的換能器，來提高超聲波測距系統(tǒng)的 測距范圍、分辨力、測量精度和抗干擾能力等性能，是超聲波測距理論的又 一個重要研究方向。(3)超聲波測距、CCD探測、雷達測距、激光測距等非接觸式檢測技術均具有各 自的優(yōu)點。所以，可以復合使用多種非接觸式傳感器，充分發(fā)揮各檢測技術 的優(yōu)勢，可以得到更精確的檢測結果。CX20106A引腳和參數CX20106主要引腳說明:表2 CX20106引腳說明腳號符號引腳名稱說明1IN信號輸入 端該腳輸入阻抗約為40 士 5k92RCRC網絡連 接端該腳與地間接有RC串聯網絡，用來確定前置放大器的頻率特性和增益。電阻增大，電容值

37、小，則增益低:反則高。 但電容不宜過大，否則瞬態(tài)響應速度會降低。3C檢波電容 連接端該腳與地間連接著檢波電容。電容量大為平均值檢 波，瞬態(tài)響應靈敏度低;電容量小，則為峰值檢波， 瞬態(tài)響應靈敏度高，但檢波輸出的脈寬變動大，易造 成遙控誤動作。4GND接地端5fo帶通濾波 器中心頻 率設置端該腳與電源間所接電阻R用來設置帶通濾波器的中 心頻率fo6330 p積分電容 連接端該腳所接的積分電容，標準值為330PF。當其容量值 變大，則外部噪波干擾增強，而且輸出脈沖的低電平 持續(xù)時間增加，遙控距離變短7OUT信號輸出端該端口為集電極開路輸出端。該腳和電源之間連接一 只R3電阻后，輸出脈沖低電平的標準值

38、約為0. 2Vo8Vcc供電電源端(5 ±0.3) VCX20106參數表如表- 3：表3 CX20106參數表參數名稱最小典型最大單位輸入電壓2.02.53.1V輸出電壓（低電平）0.20.4V輸出漏電流02.2電壓增益747984dB帶通濾波器特性49dB輸入阻抗274055kQ檢波能力440540750消耗電流1.01.82.8mA超聲波測距源程序清單ulongucharuchartime;qw, bw, sw, gw;flag;總時間千、百、十、個位標志位#include<AT89X51. H>#include<intrins. h>defineuch

39、arunsigned char#defineuintunsigned intttdefineulongunsigned longttdefinenop ()_nop_()static unsigned char shu=OxCO, 0xF9, 0xA4, OxBO, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90, Oxff, Oxbf;/*對應數字 “0”，“1” , “2”，“3”，“4”，“5”，“6”，“7”，“8”“9"，“一”*/static unsigned char shu2=0x40, 0x79, 0x24, 0x30, 0x19, 0x12,

40、 0x02, 0x78, 0x00, 0x10, Oxff, Oxbf;/*對應數字 “0.”，“1.”，“2.”，“3.”，“4.”，“5.”，“6."，” , “8. ”，“9. ”，“ "，*/void delay(uchar us)(uint i, j;for(i=us;i>0;i-) for(j=U;j>0;j-);)void fasong(uchar gs)(while(gs)(Pl_0 = 1;nop (); nop (); nop (); nop ();nop (); nop (); nop (); nop ();P1.0 = 0;nop() ;

41、nop() ;nop ();nop () ; nop () ;nop (); nop ();)Pl_0=0;)用于距離計算void jisuan ()(time = THO;time = (time«8) |TLO;time = time-300;減去延時 300 ustime = time*170;time = time/1000; 單位 mm分離千位、百位、十位、個位void zhuanhuan ()qw = time/1000;bw = time%1000/100;sw = time%100/10;gw = time%10;P2 = 0x01;P2 = 0x02;P2 = 0x

42、04;P2 = 0x08;數碼管掃描顯示 void xianshi () (PO = shutqw;PO = shutbw;PO = shu2sw;PO = shutgw;)delay (20); /2msdelay(20);delay(20);delay (20);void main()(uchar cs;TMOD = 0x11;掃描循環(huán)次數變量/TO工作在16位計時狀態(tài)，最高計時65msTHO = 0x00;TLO = 0x00;TRO = 0;ETO = 1;EXO = 0;PXO = 1;EA = 1;while (1)先關閉TO開TO中斷循環(huán)程序中再打開/INTO中斷高優(yōu)先級while(!P3_2) delay ；while(!P3_2) P3.2為低則等待，不發(fā)送如果P3. 2仍為低，等待，直到為高，再發(fā)EXO = 0;ETO = 0;開始發(fā)送前保證INTO是關閉狀態(tài) 先關閉T0中斷THO = OxOO;TLO = 0x00;flag= 0;ETO = 1;while(!P3.2) 保證發(fā)射前初值為0重新打開TRO = 1; fasong(20); delay ；EXO = 1; while(!flag) /INTO中斷完成后進入重新清0/TO計時開始發(fā)送20個40khz脈沖300us延時，防止直波干擾開始接收信