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超聲波測距模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

作者: 時間:2011-04-08 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:本文了一個以MCS-51單片機為核心的。該發(fā)射單元、接收單元、溫度測量單元、顯示單元和ISP下載單元等組成,由單片機產(chǎn)生超聲波的發(fā)射信號并對其傳播時間進行測量,依據(jù)超聲波在空氣中的傳播特性,換算出距離數(shù)據(jù),從而測量距離的目的。中采用LM386作為超聲波的發(fā)射驅(qū)動,采用集成芯片CX20106作為超聲波接收單元,結(jié)構(gòu)簡潔,集成度高。通過實驗表明,該性能可靠,能較準確地測出與障礙物之間的距離,達到了要求。
關(guān)鍵詞:超聲波;MCS-51單片機;LM386;CX20106

0 引言
在多數(shù)項目研發(fā)中,距離測量顯得越來越重要,常用的方式主要有雷達測距、紅外測距、激光測距和超聲測距等4種。雷達測距對天氣的依賴性較強,且成本較高;紅外測距測量范圍窄;激光測距精度高、抗干擾力強、但成本高,且光學(xué)系統(tǒng)需細心維護;超聲波測距指向性強、傳輸距離遠、受環(huán)境影響小、傳播時間容易檢測,而且超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本低、易于集成,因此本文采用超聲波方式進行距離測量。

1 超聲波測距原理
超聲波發(fā)生器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個共振板,當兩極外加脈沖信號的頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時,壓電晶片將發(fā)生共振,并帶動共振板振動,從而產(chǎn)生超聲波;同理,當共振板接收到超聲波時,將壓迫壓電晶片產(chǎn)生振動,將機械能轉(zhuǎn)換為電信號。
測距原理如圖1所示。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/172883.htm

a.JPG


被測距離b.JPG。式中:s為超聲波傳播距離;h為發(fā)射探頭與接收探頭之間的距離。
由于s遠大于h,因此可近似認為d=s,則d=s=ct/2,t為發(fā)射超聲波與接收超聲波的時間間隔,c為超聲波在空氣中的傳播速度。
在空氣中,常溫下超聲波的傳播速度是334m/s,但其傳播速度c易受空氣中溫度的影響,聲速與溫度關(guān)系如表1所示,由此可修正超聲波傳播速度
d.JPG

e.JPG


可見,只要測得超聲波發(fā)射和接收回波的時間差t以及環(huán)境溫度T,就能得到較為精確的距離。


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