基于DSP超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

　　摘要：超聲波具有易于定向發(fā)射、反射性好、傳播速度遠(yuǎn)小于光速而便于測(cè)距等特點(diǎn)，針對(duì)超聲波這些特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種抗干擾性的超聲波測(cè)距系統(tǒng)。該超聲波測(cè)距系統(tǒng)以數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為核心，結(jié)合硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方案，該電路可在2m有效范圍內(nèi)測(cè)定距離并顯示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明;該超聲波測(cè)距系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好、運(yùn)行可靠、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于智能避障、汽車(chē)交通等系統(tǒng)中，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

　　引言

　　本設(shè)計(jì)采用以TMSVC5509數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測(cè)距儀的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法。整個(gè)電路采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序、中斷程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。各探頭的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)綜合分析處理，實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距儀的各種功能。

　　超聲波測(cè)距的原理

　　超聲波測(cè)距的基本工作原理是超聲波發(fā)射探頭在某一時(shí)刻發(fā)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波在空氣中傳播過(guò)程中遇到被測(cè)物體后反射回來(lái)，就會(huì)被超聲波接收探頭接收到。假設(shè)超聲波在空氣中傳播速度為v，從發(fā)射到接收的時(shí)間記錄為t，發(fā)射到障礙物的距離為H。

　　圖1中被測(cè)距離為H，兩探頭中心距離的一半用M 表示，超聲波單程所走過(guò)的距離用L 表示，由圖中關(guān)系可得：

　　H=Lcosθ (1)

　　θ=arctan(M/H) (2)

　　將式(2)代入式(1)得：

　　H =L cos[arctan(M/H)] (3)

　　在整個(gè)傳播過(guò)程中，超聲波所走過(guò)的距離為：

　　2L = vt (4)

　　式中：v為超聲波的傳播速度;t為傳播時(shí)間，即為超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間。將式(4)代入式(3)可得：