一、超声波测距原理
超声波测距原理就是通过超声波发射器向某一方向发射超声波在发射时刻
得同时开始计时超声波在空气中传播时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。超声波在空气中得传播速度为v而根据计时器
记录得测出发射与接收回波得时间差△t就可以计算出发射点距障碍物得距离
S即
Sv△t2
①
这就就是所谓得时间差测距法。
由于超声波也就是一种声波其声速C与温度有关表1列出了几种不同温度
下得声速。在使用时如果温度变化不大则可认为声速就是基本不变得。常温
下超声波得传播速度就是334米秒但其传播速度V易受空气中温度、湿度、压
强等因素得影响其中受温度得影响较大如温度每升高1℃声速增加约0、6
米秒。如果测距精度要求很高则应通过温度补偿得方法加以校正本系统正
就是采用了温度补偿得方法。已知现场环境温度T时超声波传播速度V得计
算公式为
V331、450、607T②
声
速
确
定
后
只
要测得超声波往返得时间即可求得距离。这就就是超声波测距仪得机理。
二、系统硬件电路设计
图2超声波测距仪系统框图
基于单片机得超声波测距仪框图如图2所示。该系统由单片机定时器产生
f40KHZ得频率信号、超声波传感器、接收处理电路与显示电路等构成。单片机就是整个系统得核心部件它协调与控制各部分电路得工作。工作过程开机单片机复位然后控制程序使单片机输出载波为40kHz得10个脉冲信号加到超声波传感器上使超声波发射器发射超声波。当第一个超声波脉冲群发射结束后单片机片内计数器开始计数在检测到第一个回波脉冲得瞬间计数器停止计数这样就得到了从发射到接收得时间差△t根据公式①、②计算出被测距离由显示装置显示出来。下面分别介绍各部分电路
1、超声波发射电路
超声波发射电路如图3所示89C51通过外部引脚P1、0输出脉冲宽度为250
μs40kHz得10个脉冲串通过超声波驱动电路以推挽方式加到超声波传感器而
发射出超声波。由于超声波得传播距离与它得振幅成正比为了使测距范围足够
远可对振荡信号进行功率放大后再加在超声波传感器上。
图3中T为超声波传感器就是超声波测距系统中得重要器件。利用逆压电效
应将加在其上得电信号转换为超声机械波向外辐射利用压电效应可以将作用
在它上面得机械振动转换为相应得电信号从而起到能量转换得作用。市售得超
声波传感器有专用型与兼用型专用型就就是发送器用作发送超声波接收器用
作接收超声波。兼用型就就是收发一体r