一種高精度超聲波測距系統(tǒng)研究

2．2 超聲波測距的軟件設(shè)計(jì)
超聲波測距的原理為超聲波發(fā)生器T在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)57 603 Hz的超聲波信號后，將立即啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器和外部中斷。當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器R所接收。此時(shí)，CX20106A會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖觸動(dòng)外部中斷，同時(shí)讀出并保存計(jì)時(shí)器寄存器的值，關(guān)閉外部中斷，同時(shí)測量溫度，計(jì)算超聲波速度、測量距離。如果測量距離大于23 cm或是沒有接收到回波，就再發(fā)送40 kHz的超聲波驅(qū)動(dòng)脈沖，重新測量。
然后再根據(jù)前面所述原理計(jì)算距離，計(jì)算公式為：
S=T(s×100)／2-0．75 (1)
式中，S為所測距離，單位為cm；T為發(fā)射超聲波與接收超聲波的時(shí)間差，單位為s；s為超聲波速度，單位為m／s，由于發(fā)射超聲波與接收超聲波期間，超聲波傳播的距離為測量距離的兩倍，所以要除以2；后面的0．75為實(shí)驗(yàn)得出的補(bǔ)償值。其補(bǔ)償公式如下：
s=331．4+0．61temp (2)
式中，temp為環(huán)境溫度；s為超聲波傳播速度，單位為m／s。

3 系統(tǒng)測試
筆者通過實(shí)驗(yàn)對該超聲波測距系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，表1所列是實(shí)驗(yàn)所得出的實(shí)際測量數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語
本文對低成本、高精度超聲波測距儀進(jìn)行了全面的介紹，給出了超聲波測距的軟硬件設(shè)計(jì)方法。采用AT89S52單片機(jī)作為核心處理單元來降低整體儀器的體積和成本。本設(shè)計(jì)使用74LS04并以推挽形式驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭，同時(shí)選用CX20106A對接收信號進(jìn)行放大、濾波、檢波并輸出負(fù)脈沖，完成超聲波測距儀自動(dòng)控制，由超聲波驅(qū)動(dòng)頻率檢測距離。最后在單片機(jī)的控制下，將測量距離和環(huán)境溫度通過液晶屏顯示出來。