【正文】 這種機(jī)械振動推動空氣等媒介，便會發(fā)出超聲波。因此，用這種材料可以制成超聲傳感器。流體動力型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。超聲波測距法的缺點是波束較寬，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。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。與國內(nèi)同類產(chǎn)品相比，設(shè)計新穎合理，功能齊全，在儀器設(shè)計上有重大突破和創(chuàng)新，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。該儀器采用 TTL 線路，數(shù)碼顯示，儀器重量為 5Kg。但當(dāng)時這種儀器只有個別科研單位使用，建工部門使用不多。對于體積較小成本較低的機(jī)器人，這些特點尤為突出，相比之下，超聲波測距的特點彌補(bǔ)了以上不足，在許多情況下能很好地完成探測任務(wù)。人類采用仿生學(xué)，人工發(fā)射出超聲波。近十幾年來由于微機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、信號處理技術(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。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)。超聲波是一種頻率超過 20kHz 的機(jī)械波。這是所有超聲儀表進(jìn)行測量的基礎(chǔ)。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。由此提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。超聲波具有聚束、定向及反射、透射等特性。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. Then it presents the theory and characters of ultrasonic sensor. Moreover, it proposes the whole structure of the system by introducing the function of ultrasonic distance meter. Then this paper introduces the principle of distance 一measuring 一 device which is designed with the single chip Processor of 51series. This principle is based on the ultrasonic measure which is calculated by the time used by ultrasonic traveling from the target. And then the transmission, receiver, detection, display scheme of this distance meter system are brought out. This paper presents the design of the Circuit and debug of the ultrasonic distance sensor.Key wordsSingleChip。它的基本原理是基于超聲波在介質(zhì)中傳播時遇到不同的界面，將產(chǎn)生反射，折射，繞射，衰減等現(xiàn)象，從而使傳播的聲時、振幅、波形、頻率等發(fā)生相應(yīng)變化，測定這些規(guī)律的變化，便可得到材料的某些性質(zhì)與內(nèi)部構(gòu)造情況。（3） 衰減特性　超聲波在傳播過程中,由于受介質(zhì)和介質(zhì)中雜質(zhì)的阻礙或吸收,聲波強(qiáng)度會產(chǎn)生衰減。利用超聲波檢測往往比較迅速，方便，易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實用的要求，主要應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場，例如:液位、井深、管道長度等場合。利用超聲波在固體，液體中傳播的速度遠(yuǎn)小于電磁波這一特性，可制成超聲延遲線和存儲裝置以及進(jìn)行電視制式的轉(zhuǎn)換。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，單片機(jī)主要用于控制，所以也稱它為微控制器（Microcontroller） 。利用超聲波在固體里傳播的時間確定物體的長度以及超聲波在固體里遇到障礙物界面上的反射來確定物體內(nèi)部損傷(如裂縫、氣孔及雜質(zhì)等)位置，稱之為無損探傷。五十年代，我國開始從國外引進(jìn)超聲波儀器，多是笨重的電子管式儀器。從此，無損檢測技術(shù)開始進(jìn)入有計劃，有目的的研究階段。隨著檢測技術(shù)研究的不斷深入，對超聲檢測儀器的功能要求越來越高，單數(shù)碼顯示的超聲檢測儀測讀會帶來較大的測試誤差,進(jìn)一步要求以后生產(chǎn)的超聲儀能夠具有雙顯及內(nèi)帶有單片機(jī)的微處理功能。高智能化檢測儀器只能滿足檢測條件，使用環(huán)境，重復(fù)性測試內(nèi)容等基本情況一樣，才可充分發(fā)揮其特有功能。所以列出了幾種不同溫度下的波速,請看表 21 所示。利用三角測距原理即可算出反射點的位置。探頭由壓電晶片、楔塊、接頭等組成，是超聲檢測中最常用的實現(xiàn)電能和聲能相互轉(zhuǎn)換的一種傳感器件，是超聲波檢測裝置的重要組成部分。當(dāng)超聲波作用于晶片時，晶片受迫振動引起的形變可轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，是正壓電效應(yīng)。當(dāng)在 AB 間施加交流電壓時，若 A 片的電場方向與極化方向相同，則下面的方向相反，因此，上下一伸一縮，形成超聲波振動。金屬網(wǎng)也是起保護(hù)作用的，但不影響發(fā)射與接收超聲波。因此，超聲波接收傳感器具有很好0f的頻率選擇特性。圖 23 超聲波發(fā)射傳感器指向圖超聲傳感器的指向圖由一個主瓣和幾個副瓣構(gòu)成，其物理意義是 0176。綜上所述，由于本測距儀最大測量量程不大，因而選擇測距儀工作頻率在 40KHz。根據(jù)資料，減小發(fā)射脈沖寬度，可以提高測量精度，減小測量盲區(qū)，但同時也減小了發(fā)射能量，對接收回波不利。由于發(fā)射聲脈沖自身有一定的寬度，加上放大器有阻塞問題，在靠近發(fā)射脈沖一段時間范圍內(nèi)，所要求發(fā)現(xiàn)的缺陷往往不能被發(fā)現(xiàn)，這段距離，稱為盲區(qū)。從 c 點以后，發(fā)射信號低出閾值 Vm ，接收信號才基本擺脫發(fā)射信號干擾，而能明顯的被分辨，所以在要求較高時，把 oc 這段時間規(guī)定為盲區(qū)時間。 超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路圖如圖 31 所示。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器其結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。（2） 限幅放大器:當(dāng)信號太強(qiáng)時為了防止放大器過載，限制高電平振幅，同時也可消除寄生調(diào)幅干擾。 單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路單片機(jī)采用AT89S51或其兼容系列。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。 測出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制 BCD 碼方式送往 LED 顯示約 s,然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測量過程。 將要計算的數(shù)移入處理單元調(diào)用兩字節(jié)無符號數(shù)乘法程序調(diào)用兩次四字節(jié) / 兩字節(jié)無符號數(shù)乘法程序?qū)⒂嬎闼脭?shù)轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制 B C D 碼將 B C D 碼移入被顯示的單元返回圖 46 計算距離子程序5 結(jié)束語目前超聲波測距已得到廣泛應(yīng)用，國內(nèi)一般使用專用集成電路根據(jù)超聲波測距原理設(shè)計各種測距儀器，但是專用集成電路的成本較高、功能單一。在一個學(xué)期的設(shè)計和學(xué)習(xí)當(dāng)中，我逐步了解了整個設(shè)計內(nèi)容和過程，并且學(xué)到了很多新的東