【正文】 離，s 為聲波的來回的路程，c 為聲速。我們知道，匯編語言程序則具有較高的效率并且容易精確計(jì)算程序運(yùn)行的時(shí)間，而超聲波測距器的程序既有較復(fù)雜的計(jì)算（計(jì)算距離時(shí)），又要求精確計(jì)算程序運(yùn)行時(shí)間（超聲波測距時(shí)），所以控制程序采用匯編語言編程。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率，減少測量誤差。接收電路主要是由集成電路CX20226A和一些電阻、電感組成。（3） 寬頻帶濾波器:其頻帶范圍為30Hz60Hz，其中心頻率可調(diào)。圖 32 集成電路 CX20226A 內(nèi)部方框圖它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由具有受自動(dòng)電平限制控制的前置放大器、限幅放大器、寬頻帶濾波器、檢測器、積分濾波器與整形器等部分組成：（1） 前置放大器：它是高增益的放大器，由于超聲波在空氣中直線傳輸時(shí)，傳輸距離越大，能量的衰減越厲害，故反射回來的超聲波信號(hào)的幅值會(huì)有很大的變化。圖 31 超聲波發(fā)射電路原理圖 超聲波檢測接收電路 集成電路 CX20226A 簡介集成電路 CX20226A 是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。發(fā)射電路主要由反向器 74LS04 和超聲波換能器 T 構(gòu)成，單片機(jī) 端口輸出的 40kHz 方波信號(hào)一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極。采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率，減小測量誤差。從距離上說，根據(jù)盲區(qū)時(shí)間和聲速，就可以求得盲區(qū)距離。為保證一定的信噪比，接收信號(hào)幅值需達(dá)到規(guī)定的閾值 Vm ，亦即接收信號(hào)的幅值必須大于這一閾值才能使接受放大器有輸入信號(hào)。具體分析如下：當(dāng)發(fā)射超聲波時(shí)，發(fā)射信號(hào)雖然只維持一個(gè)極短時(shí)間，但停止施加發(fā)射信號(hào)后，探頭上還存在一定余振（由于機(jī)械慣性作用） 。此時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)放大器的放大倍數(shù)會(huì)降低，甚至沒有放大作用，這種現(xiàn)象稱為阻塞。但是根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，過寬的脈沖寬度會(huì)增加測量盲區(qū)，對接收回波及比較電路都造成一定困難。由于該測距系統(tǒng)用于室內(nèi)測量，且量程也不大，溫度可以看作定值。這樣傳感器方向性尖銳，且避開了噪聲，提高了信噪比；雖然傳播損失相對低頻有所增加，但不會(huì)給發(fā)射和接收帶來困難。工作頻率的確定主要基于以下幾點(diǎn)考慮：（1） 如果測距的能力要求很大，聲波傳播損失就相對增加，由于介質(zhì)對聲波的吸收與聲波頻率的平方成正比，為減小聲波的傳播損失，就必須降低工作頻率。時(shí)聲壓最大，角度逐漸增大時(shí)，聲壓減小。B 指向特性實(shí)際的超聲波傳感器中的壓電晶片是一個(gè)小圓片，可以把表面上每個(gè)點(diǎn)看成一個(gè)振蕩源，輻射出一個(gè)半球面波（子波） ，這些子波沒有指向性。超聲接收傳感器的頻率特性曲線和輸出端外接電阻 R 也有很大關(guān)系，如果 R 很大，頻率特性是尖銳共振的，并且在這個(gè)共振頻率上靈敏度很高。因此，超聲0f 0f波發(fā)射傳感器一定要使用非常接近中心頻率 的交流電壓來激勵(lì)。 超聲波傳感器的特性超聲波傳感器的基本特性有頻率特性和指向特性，這里以課題中選用的 SZWS4012M 發(fā)射型超聲波傳感器為例進(jìn)行說明。當(dāng)所用壓電材料不變時(shí)，改變壓電陶瓷晶片的幾何尺寸，就可非常方便的改變其固有諧振頻率。雙壓電晶片的等效電路如圖 21 所示， 為靜電電容，R 為陶瓷材料介電損耗，0C并聯(lián)電阻 Cm 和 Lm 為機(jī)械共振回路的電容和電感，Rm 為損耗串聯(lián)電阻。也就是說，在壓電陶瓷晶片上加有頻率為 的交流電壓，它就會(huì)產(chǎn)生同頻率的機(jī)械振0f動(dòng)，這種機(jī)械振動(dòng)推動(dòng)空氣等媒介，便會(huì)發(fā)出超聲波。前者用于超聲波的發(fā)射，后者即為超聲波的接收。因此，用這種材料可以制成超聲傳感器。壓電材料分為晶體和壓電陶瓷兩類。流體動(dòng)力型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。我們選用超聲波測距法，這樣會(huì)使成本降低。超聲波測距法的缺點(diǎn)是波束較寬，其分辨力受到嚴(yán)重的限制，因此，主要用于導(dǎo)航和回避障礙物。在測距時(shí)由于溫度變化，可通過溫度傳感器自動(dòng)探測環(huán)境溫度確定計(jì)算距離時(shí)的波速 C，較精確地得出該環(huán)境下超聲波經(jīng)過的路程，提高了測量精確度。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。儀器設(shè)計(jì)也應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，才能滿足用戶的要求。與國內(nèi)同類產(chǎn)品相比，設(shè)計(jì)新穎合理，功能齊全，在儀器設(shè)計(jì)上有重大突破和創(chuàng)新，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。隨后具有檢測，記錄，存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理與分析等多項(xiàng)功能的智能化檢測分析儀相繼研制成功。該儀器采用 TTL 線路，數(shù)碼顯示，儀器重量為 5Kg。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體元件逐漸代替了電子管器件，更有利于無損檢測技術(shù)的推廣普及。但當(dāng)時(shí)這種儀器只有個(gè)別科研單位使用，建工部門使用不多。如英國的 UCT2 超聲波檢測儀，重達(dá) 24Kg，各單位積極開展試驗(yàn)研究工作，在一些工程檢測中取得了較好的效果。對于體積較小成本較低的機(jī)器人，這些特點(diǎn)尤為突出，相比之下，超聲波測距的特點(diǎn)彌補(bǔ)了以上不足，在許多情況下能很好地完成探測任務(wù)。利用超聲波測距輔助機(jī)器人確定機(jī)器人自身位置和環(huán)境識(shí)別，從而準(zhǔn)確避開障礙物按照預(yù)先規(guī)劃好的行進(jìn)方向行進(jìn)來完成預(yù)定任務(wù)。人類采用仿生學(xué)，人工發(fā)射出超聲波。從單片機(jī)呈現(xiàn)給用戶的供應(yīng)狀態(tài)來看，單片機(jī)產(chǎn)品僅是一塊集成電路芯片，即它的所有功能部件都是集成在一塊芯片上，所以稱之為單片機(jī)（SingleChip Microputer） 。近十幾年來由于微機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)以及超聲波產(chǎn)生和接收新技術(shù)的發(fā)展，突破了常規(guī)超聲檢測的限制，進(jìn)一步開拓了其適用范圍。還可利用超聲波檢漏、測量液位、粘度、硬度和溫度等。利用超聲波的哀減特性，可以研究或測量材料的物理性質(zhì)。超聲波在介質(zhì)(固體、液體、氣體)中傳播時(shí)，利用不同介質(zhì)的不同聲學(xué)特性對超聲波傳播的影響來探查物體和進(jìn)行測量的技術(shù)稱為超聲檢測。超聲波是一種頻率超過 20kHz 的機(jī)械波。超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)，為此，利用超聲波的這種性質(zhì)就可制成超聲波傳感器。這是所有超聲儀表進(jìn)行測量的基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)超聲技術(shù)完全不同，新的超聲技術(shù)具有以下特點(diǎn)：在不破壞媒質(zhì)特性的情況下實(shí)現(xiàn)非接觸性測量，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)在線測量。超聲技術(shù)是通過超聲波產(chǎn)生、傳播及接收的物理過程而完成的。 Processor Ultrasonic 。由此提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。超聲檢測技術(shù)是利用超聲波在媒質(zhì)中的傳播特性（聲速、衰減、反射、聲阻抗等）來實(shí)現(xiàn)對非聲學(xué)量（如密度、濃度、強(qiáng)度、彈性、硬度、粘度、溫度、流速、流量、液位、厚度、缺陷等）的測定。超聲波具有聚束、定向及反射、透射等特性。在介紹了單片機(jī)性能和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析了超聲波測距的發(fā)展及基本原理，介紹了傳感器的原理及特性。關(guān)鍵詞單片機(jī)； 超聲波； 測距； AT89S51； CX20226AAbstractPast 20 or 30 years, especially the past 10 years, as electronic technology and the development of piezoelectric ceramic materials, ultrasonic testing technology for fast development. Ultrasonic a buncher, orientation and reflection, transmission, and other properties. Ultrasonic detection technology is used in ultrasonic propagation in the medium (velocity, attenuation, reflections, acoustic impedance, etc.) to achieve the volume of nonacoustic (such as density, concentration, strength, flexibility, hardness, viscosity, temperature, flow rate, flow , level, thickness, defects, etc.) were thesis introduces a kind of singlepulsereflection ultrasonic distance meter system in detail based on single chip processor. The system could measure certain distance on the premise that the speed of reflected wave in the air is fixed. Based on the study of single chip processor, this paper summarizes the development and fundamental principle of ultrasonic detection