基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

　　由于采用12 MHz的晶振，機(jī)器周期為1μs,當(dāng)主程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器TO中的數(shù)值按式（1）計(jì)算，即可測(cè)得被測(cè)物與測(cè)距儀之間的距離，取20℃時(shí)的聲速為344 m/s.則有：

　　其中，T為計(jì)數(shù)器TO的計(jì)數(shù)值。

　　4 提高測(cè)量精度

　　4.1 溫度補(bǔ)償

　　由于超聲波的聲速與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，可認(rèn)為聲速基本不變。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?P align=center sizset="5" sizcache="0">

　　可知，超聲波在空氣中的傳播速度與溫度T（單位：攝氏度）有如下近似關(guān)系：

　　其中，C0為0℃時(shí)的聲波速度為331.45 m/s,T為實(shí)際溫度（℃）。在常溫下，溫度每變化1攝氏度，超聲波速度變化約為O.6 m/s,所以通過測(cè)溫電路測(cè)量出當(dāng)前溫度，就可以計(jì)算出超聲波在當(dāng)前溫度下的傳輸速度。

　　測(cè)溫電路采用的主要元器件是美國Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器DSl8B20,其具有精度高、智能化、體積小、線路簡單等特點(diǎn)。

　　4.2 角度補(bǔ)償

　　由于發(fā)射與反射之間存在一定的夾角2α，當(dāng)α很小時(shí)，可直接按式（1）計(jì)算距離；當(dāng)α較大時(shí)，則必須進(jìn)行距離修正，其修正公式為：

　　在式（3）中，夾角α與超聲波發(fā)射裝置和接收裝置的安裝位置有關(guān)，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)保持兩換能器中心軸線盡量平行并相距2 cm~4 cm,在近距離測(cè)量時(shí)更要考慮角度補(bǔ)償。若能夠?qū)⒊暯邮针娐菲帘纹饋恚瑒t可提高抗干擾性能。根據(jù)測(cè)量范圍可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。

　　5 結(jié)論

　　為防止在測(cè)量過程中測(cè)距儀的抖動(dòng)而引起的測(cè)量誤差，一般情況下應(yīng)測(cè)量幾次取其平均值。由于系統(tǒng)的分辨率為1μs,系統(tǒng)引起的固定誤差約為0.3mm,再加上本設(shè)計(jì)只考慮了溫度補(bǔ)償和角度補(bǔ)償?shù)挠绊?，而沒有考慮其他環(huán)境因素（如：氣壓、濕度……）的影響，所以在測(cè)量的時(shí)侯給測(cè)量結(jié)果帶來了一定的誤差。