【正文】 因為聲波的速度與溫度有關(guān)，測量值在非室溫下準確度會下降，所以測距儀受溫度的影響，每升高1度距離加快4m/s。 STC12C5410 采用了低成本、低功耗、強抗干擾設(shè)計，并且在最高支持 48MHz 的前提下能夠?qū)崿F(xiàn) 1 個時鐘 / 機械周期的運行速度。 設(shè)測量設(shè)備基準面距被測物距離為h，則空氣中傳播的超聲波波動方程為： 由以上公式可知，超聲波在傳播過程中存在衰減，且超聲波頻率越高，衰減越快，但頻率的增高有利于提高超聲波的指向性。圖12 顯示模塊采用LED動態(tài)顯示，數(shù)據(jù)經(jīng)過PIC芯片的計算后傳到LED上，顯示精度是厘米。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。理論計算圖4 測距的原理如圖4所示為反射時間法，是利用檢測聲波發(fā)出到接收到被測物反射回波的時間來測量距離其原理如圖所示，對于距離較短和要求不高的場合我們可認為空氣中的聲速為常數(shù)，我們通過測量回波時間T利用公式S=C*(T/2) 其中，S為被測距離、V為空氣中聲速、T為回波時間（T=T1+T2），可以計算出路程，這種方法不受聲波強度的影響，直接耦合信號的影響也可以通過設(shè)置“時間門”來加以克服。方案二：基于PIC16F876A單片機的超聲波測距儀超聲波測距儀主要以單片機PIC16F876A為核心，在發(fā)射的同時開始計時 ，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器接收到反射波就立即停止計時。 超聲波測距儀的設(shè)計摘要：～，測量精度1cm，測量時與被測物體無直接接觸，能夠清晰穩(wěn)定地顯示測量結(jié)果。一般情況下，超聲波在空氣中的傳播速度為340m/ s，根據(jù)計時器記錄的時間t ，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離 s，即s=340t/2， 這就是常用的時差法測距。這樣可以求出距離：S=C(T1T2)/2本次設(shè)計是用555時基電路振蕩產(chǎn)生40Hz的超聲波信號。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用?？傮w電路圖 本系統(tǒng)采用雙向測距，通過雙向收發(fā)來實現(xiàn)，兩方發(fā)送分別由082D和NE5534P兩個運放來控制，將信號放大由超聲波傳感器發(fā)送；再經(jīng)過超聲波傳感器接收，由變壓器進行耦合經(jīng)三極管放大，將左右（分別由紅綠兩盞燈區(qū)分）兩組數(shù)據(jù)送入CD4052數(shù)據(jù)選擇器進行數(shù)據(jù)選擇，選出信號強（測量距離近）的那個信號送入PIC主芯片，再由PIC進行處理將結(jié)果送到數(shù)碼管顯示。 經(jīng)以上分析，超聲波回波的幅值在傳播過程中衰減很大，收到的回波信號可能十分微弱，要想判斷捕獲到的第一個回波確定準確的接受時間，必須對收到的信號進行足夠的放大，否則不正確的判斷回波時間，會對超聲波測量精度產(chǎn)生影響。由于能夠使用高頻率的晶振，因此相對于普通單片機來說可以有效的減少由計時問題帶來的量化誤差，能夠滿足較高精度超聲波測距儀的設(shè)計要求。在本應(yīng)用中引入了一個電位器來進行測距距離補償，可以使系統(tǒng)在很大的溫度范圍內(nèi)精確測量。而且在測距1m內(nèi)，測量誤差小于3cm精度較高，最小分辨率也達到了1cm，測試盲區(qū)13cm，而且精度高。為了更好的實現(xiàn)換算過程同時兼顧設(shè)備的使用成本，我們采用宏晶公司的最新推出的 STC12C5410 單片機實現(xiàn)超聲波測距的各項功能。對于接收到的回波，超聲波在空氣介質(zhì)的傳播過程中會有很大的衰減，其衰減遵循指數(shù)規(guī)律。通過單片機的1117三個管腳的信號控制三個三極管的B級，利用三極管的開關(guān)特性，實現(xiàn)數(shù)碼管的點亮，從而實現(xiàn)動態(tài)顯示。圖7 HEF4052B引腳圖以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超生波和接收超聲波。圖3 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)由于此超聲波測距儀可以實現(xiàn)雙向測距，所以需進行測距選擇，而這個測距選擇就以自動選擇功能來實現(xiàn)。缺點：能測的最小距離比較長，不能實現(xiàn)雙向測距，電路復(fù)雜性能穩(wěn)定性不高。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。在測距計數(shù)電路設(shè)計中，采用了相關(guān)計數(shù)法，其主要原理是：測量時單片機系統(tǒng)先給發(fā)射電路提供脈沖信號，單片機計數(shù)器處于等待狀態(tài)，不計數(shù)；當(dāng)信號發(fā)射一段時間后，由單片機發(fā)出信號使系統(tǒng)關(guān)閉發(fā)射信號，計數(shù)器開始計數(shù)，實現(xiàn)起始時的同步。其振蕩頻率計算公式如下：f=((R9+2*R10)*C5)三、電路與程序設(shè)計檢測與驅(qū)動電路設(shè)計A、器件選擇：本系統(tǒng)在設(shè)計過程中主要選取了以下一些器件：：測距儀的核心單片機：雙4通道的模擬選擇器/分配器：雙低噪聲運算放大