【正文】 應(yīng)停止計時之間的滯后。這是源于單片機(jī)的中斷機(jī)制。收到中斷信號后，單片機(jī)不可能立刻響應(yīng)，至少要完成當(dāng)前的指令，有時還要等待其它中斷服務(wù)結(jié)束，所以這個滯后時間也不確定，從而導(dǎo)致測量結(jié)果的變化。但這個因素可以通過提高單片機(jī)速度，使用高優(yōu)先級中斷。④計時器本身的誤差。這是源于計時器本身。由于目前多數(shù)使用晶體振蕩器，其穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度為2050 PPM 級別，對于音速而言，其帶來的誤差在mm級。為減小此項誤差，應(yīng)該提高計時的最小單位，即是選擇頻率高的晶振，從而降低量化誤差。同時選用質(zhì)量好的晶振。（4）超聲波波速入射角影響超聲波波束入射角也會對測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，由于系統(tǒng)是用來測量點(diǎn)和面的距離，則被測物表面，超聲波發(fā)射探頭和接收探頭三者之間存在一個幾何角度，即發(fā)射波入射到接收探頭的角度，如果這個角度不是0度，系統(tǒng)測量到的距離是被測物與接收探頭之間的距離而不是和測量參考面之間的距離，這就會造成測量誤差。（5）超聲波傳感器所加脈沖電壓對測量范圍和精度的影響制作超聲波傳感器的材料分為磁致伸縮材料和壓電材料兩種。超聲波測距常用壓電材料制作的傳感器。超聲波傳感器外加脈沖電壓的幅值會影響壓電轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)壓電材料不受外力時，其應(yīng)變S與外加電場強(qiáng)度E的關(guān)系為： （9）其中為應(yīng)變電場常數(shù)。超聲波傳感器外加的脈沖電壓影響壓電材料的電場強(qiáng)度，從而影響其應(yīng)變量和超聲轉(zhuǎn)換的效率，進(jìn)而影響超聲波幅值。這些會直接影響超聲波的回波幅值。所以，為了提高壓電轉(zhuǎn)換效率，提高超聲測距精度和范圍，應(yīng)盡量提高超聲傳感器外加脈沖電壓的幅值。 針對誤差產(chǎn)生原因的系統(tǒng)改進(jìn)方案在實(shí)際應(yīng)用中，為了方便處理，超聲波常調(diào)制成具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號。測距系統(tǒng)一般由超聲波發(fā)送、接收、微機(jī)控制和溫度測量四個部分組成。如何提高測量精度是超聲波測距的關(guān)鍵技術(shù)。其提高測距精度的措施如下：（1）合理選擇超聲波工作頻率、脈寬及脈沖發(fā)射周期。一般情況，超聲波測距的工作頻率選擇40較為合適；發(fā)射脈寬一般應(yīng)大于超聲波在空氣中傳播的周期的10倍以上，考慮傳感器通頻帶及抑制噪聲的能力，選擇發(fā)射脈寬1；脈沖發(fā)射周期的選擇主要考慮微機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度。（2）在超聲波接收回路中串入增益調(diào)節(jié)及自動增益負(fù)反饋控制環(huán)節(jié)，因超聲波接收到的信號的幅值隨傳播距離的增大呈指數(shù)規(guī)律衰減，所以采用增益調(diào)節(jié)電路使放大倍數(shù)隨測距距離的增大呈指數(shù)規(guī)律增加的電路，使接收器波形的幅值不隨測量距離的變化而大幅度的變化，采用電流負(fù)反饋環(huán)節(jié)能使接收波形更加穩(wěn)定。（3）提高計時精度，減少時間量化誤差。如果采用芯片計時器，計時器的計數(shù)頻率越高，則時間量化誤差造成的測距誤差就越小。例如：單片機(jī)內(nèi)置計時器的計數(shù)頻率只有晶振頻率的十二分之一，當(dāng)晶振頻率為6時，；當(dāng)晶振頻率為12時，計數(shù)頻率為1。若采用外部硬件計時電路，則計數(shù)頻率可直接引用單片機(jī)的晶振頻率，時間量化誤差更小。（4）補(bǔ)償溫度對傳播聲速的影響。超聲波在介質(zhì)中的傳播速度與溫度、壓力等因素有關(guān)，其中溫度的影響最大，因此需要對其進(jìn)行補(bǔ)償。針對這種情況可以在設(shè)計電路中加入溫度補(bǔ)償模塊，減少溫度對聲速的影響。6 系統(tǒng)設(shè)計與制作的問題與特點(diǎn) 多次反射問題當(dāng)障礙物較雜亂的時候，超聲波存在多次反射現(xiàn)象。在實(shí)驗中，將超聲波傳感器指向房間一個堆有雜亂物體的角落，超聲波經(jīng)過多次折射后，引起的接收系統(tǒng)不斷動作。此時對單次測距影響不大，在采用中斷方式響應(yīng)檢測信號時，側(cè)到第一個脈沖下降沿就關(guān)閉中斷，不再響應(yīng)后續(xù)進(jìn)入的信號。但對連續(xù)測距來說，要設(shè)置兩次測距間的時間間隔，等前一次發(fā)射的超聲波基本衰減消失后，再啟動下一次測距。 超聲波傳感器的盲區(qū)分立式超聲波傳感器盲區(qū)主要是由信號串?dāng)_引起，發(fā)射信號未經(jīng)反射就被接收探頭感應(yīng)到。超聲波發(fā)射后，立即引起了接收探頭誤動作，如果此時計算從發(fā)射到接收的時間將得到錯誤值。在設(shè)計中可以給串?dāng)_信號加上加窗信號，加窗信號就是盲區(qū)信號。盲區(qū)信號可以采用軟件延時開中斷的方法，在發(fā)射后延時一段時間，避開串?dāng)_信號后再開中斷。 可測障礙物的極限參數(shù)根據(jù)波得衍射傳播原理，當(dāng)障礙物的距離小于波長的一半時，將發(fā)射波得繞射，當(dāng)障礙物距離大于波長的一半時才能反射。設(shè)計采用的超聲波傳感器的發(fā)射頻率為39。實(shí)際測量結(jié)果能得到的有效障礙物距離為9cm。 測量距離與信號強(qiáng)度的關(guān)系將超聲波接收器的信號引入示波器，測得接收到信號的強(qiáng)弱與障礙物距超聲波發(fā)射接收器的距離成反比。另外還與超聲波發(fā)射接收頭之間相對角度有關(guān)。當(dāng)超聲波發(fā)射器與接收器互成120176。角時，接收的效果最好。由于發(fā)射功率不大，當(dāng)距離超聲波1m時，接收到的信號極其微弱，雜波成分很大。結(jié) 論本文主要講述了超聲波測距儀的原理和設(shè)計方法，設(shè)計的最終結(jié)果是使超聲波測距儀能夠產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的距離，并以數(shù)字的形式顯示測量距離。超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接收，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。超聲波測距儀硬件電路的設(shè)計主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分。單片機(jī)采用STC89C52，采用12高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機(jī)控制超聲波發(fā)射與接收模塊進(jìn)行信號的發(fā)射與接收。顯示電路采用1602液晶進(jìn)行數(shù)字顯示。實(shí)際測試證明，本超聲波測距儀的性能比較穩(wěn)定，硬件設(shè)計中充分考慮了回波信號的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性，對其進(jìn)行了放大，濾波與檢波處理。軟件設(shè)計中采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法，結(jié)構(gòu)簡單。超聲波測距儀還可以做如下改進(jìn)：系統(tǒng)的動態(tài)性能不高，被測物體表面移動速度很小時，可以實(shí)現(xiàn)跟蹤測量；移動速度過大，波動較大時，誤差變大?？梢匝芯扛鼮楹侠淼牟▽?dǎo)管和輔助測量手段。提高超聲波發(fā)射探頭的固有頻率。如果超聲波的固有頻率為40kHz，并假設(shè)接收信號觸發(fā)閥值建立時間滯后兩個周期，如果將超聲波的固有頻率提高至200kHz,則測試誤差將縮小5倍。增加抗干擾措施。由于超聲波測距儀測量的距離比較小，故采用TCT4016T/R超聲波傳感器作為發(fā)射和接收裝置，雖然也存在一定得自身干擾，但是比發(fā)射與接收采用一只壓電陶瓷超聲波傳感器自身干擾要小些。另外加上環(huán)境溫度、氣流等的影響，使超聲波測距系統(tǒng)受到干擾尤為嚴(yán)重。系統(tǒng)抗干擾措施必須從硬件和軟件兩個方面著手。為了抑制外部干擾，接收裝置可以采用過零檢測裝置，保證接收到得超聲波為物體反射回來的超聲波，從而有效地抑制超聲波發(fā)射電路的輻射干擾。但要注意接收電路中的諧振回路帶寬不能太窄，以免降低了電路的穩(wěn)定性。電路元件要選用低噪聲器件，采取合理的電路布局，良好的印刷板走線，并注意進(jìn)行屏蔽。 軟件方面采用數(shù)字信號處理技術(shù)，利用算法平均值濾波和相關(guān)濾波以抑制帶寬的隨機(jī)噪聲，以及在測量時間內(nèi)近似呈現(xiàn)周期性的干擾并進(jìn)行補(bǔ)償。通過這些處理，可以有效的減少干擾。參考文獻(xiàn)[1] [J].制作天地，2010,(5):3142[2] 樓然苗，李光飛.《單片機(jī)課程設(shè)計指導(dǎo)》[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007[3] [J].家庭電子，1997（7）:3335[4] [N].忻州師范學(xué)院校報，[5] 張琛，[J].科技傳播，2010,(13):217222[6] 趙廣濤，[J].微計算機(jī)信息，2006,(1):129131[7] [J].自動化系統(tǒng)與應(yīng)用,2010,(6):100102[8] 楊億希，肖博，[N].凱里學(xué)院學(xué)報,[9] 張波，[J].機(jī)床與液壓,2010,(18):5658[10] 王紅云，姚志敏，王竹林，[J].,（11）:4749[11] 李瀚蓀.《電路分析基礎(chǔ)》[M].北京：高等教育出版社，2006[12] 楊志忠.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》[M].北京：高等教育出版社，2004[13] 華成英.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》[M].北京：高等教育出版社，2006[14] 鄭郁正.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》[M].成都：四川大學(xué)出版社，2008[15] 譚浩強(qiáng).《C程序設(shè)計》[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005[16] 王俊峰，孟令啟.《現(xiàn)代傳感器應(yīng)用技術(shù)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009[17] [D].蘇州：蘇州大學(xué)，2007[18] 恒清，[N].通化師范學(xué)院校報，[19] 蘇煒，龔壁建，[J].傳感器技術(shù)，2004，（6）：81