【正文】 的變化，采取的比例相同，由此產生的測量變得準確。 三、詳細說明(一)超聲波測距原理 壓電式超聲波發(fā)生器原理壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內部結構如下所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。測量脈沖到達時間的傳統(tǒng)方法是以擁有固定參數(shù)的接收信號開端為基礎的。這個界限恰恰選于噪音水平之上，然而脈沖到達時間被定義為脈沖信號剛好超過界限的第一時刻。一個物體的脈沖強度很大程度上取決于這個物體的自然屬性尺寸還有它與傳感器的距離。進一步說，從脈沖起始點到剛好超過界限之間的時間段隨著脈沖的強度而改變。結果，一種錯誤便出現(xiàn)了——兩個擁有不同強度的脈沖在不同時間超過界限卻在同一時間到達。強度較強的脈沖會比強度較弱的脈沖超過界限的時間早點，因此我們會認為強度較強的脈沖屬于較近的物體。超聲波測距原理超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。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/2二 超聲波測距系統(tǒng)的電路設計系統(tǒng)的特點是利用單片機控制超聲波的發(fā)射和對超聲波自發(fā)射至接收往返時間的計時，單片機選用8751，經濟易用，且片內有4K的ROM，便于編程。電路原理圖如圖所示。其中只畫出前方測距電路的接線圖，左側和右側測距電路與前方測距電路相同，故省略之。40kHz脈沖的產生與超聲波發(fā)射測距系統(tǒng)中的超聲波傳感器采用UCM40的壓電陶瓷傳感器，它的工作電壓是40kHz的脈沖信號，這由單片機執(zhí)行下面程序來產生。puzel： mov 14h, 12h； 超聲波發(fā)射持續(xù)200mshere： cpl ； 輸出40kHz方波 nop ； nop ； nop ； djnz 14h，here； ret，單片機執(zhí)行上面的程序后，經過三極管T放大，驅動超聲波發(fā)射頭UCM40T，發(fā)出40kHz的脈沖超聲波，且持續(xù)發(fā)射200ms。右側和左側測 ，工作原理與前方測距電路相同。超聲波的接收與處理接收頭采用與發(fā)射頭配對的UCM40R，將超聲波調制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?，經運算放大器IC1A和IC1B兩極放大后加至IC2。IC2是帶有鎖 定環(huán)的音頻譯碼集成塊LM567，內部的壓控振蕩器的中心頻率f0=1/，電容C4決定其鎖定帶寬。調節(jié)R8在發(fā)射的載頻上，則LM567輸入信號大于25mV，輸出端8腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖?，作為中斷請求信號，送至單片機處理。前方測距電路的輸出端接單片機INT0端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門IC3A的輸出接單片機INT1端口，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。部分源程序如下：receive1：push psw push acc clr ex1 ； 關外部中斷1 jnb , right ； ,轉至右測距電路中斷服務程序 jnb , left ； ,轉至左測距電路中斷服務程序return： SETB EX1； 開外部中斷1 pop acc pop psw retiright： ... ； 右測距電路中斷服務程序入口 ajmp returnleft： ... ； 左測距電路中斷服務程序入口 ajmp return計算超聲波傳播時間在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內部的定時器T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當收到超聲波反射波時，接收電路 輸出端產生一個負跳變，在INT0或INT1端產生一個中斷請求信號，單片機響應外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務子程序，讀取時間差，計算距離。其部分源程序如下：RECEIVE0： PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ； 關外部中斷0 MOV R7, TH0 ； 讀取時間值 MOV R6, TL0 CLR C MOV A, R6 SUBB A, 0BBH； 計算時間差 MOV 31H, A ； 存儲結果 MOV A, R7 SUBB A, 3CH MOV 30H, A SETB EX0 ； 開外部中斷0 POP ACC POP PSW RETI對于一個平坦的目標，距離測量包括兩個階段:粗糙的測量和精細測量。第一步：脈沖的傳送產生一種簡單的超聲波。第二步：根據(jù)公式改變回波放大器的獲得量直到回撥被檢測到。第三步：檢測兩種回波的振幅與過零時間。第四步：設置回波放大器的所得來規(guī)格輸出，假定是3伏。通過脈沖的周期設置下一個脈沖。根據(jù)第二部的數(shù)據(jù)設定時間窗。第五步：發(fā)射兩串脈沖產生干擾波。測量過零時間與回波的振幅。如果逆向發(fā)生在回波中，決定要不通過在低氣壓插入振幅。第六步：通過公式計算距離y。四、超聲波測距系統(tǒng)的軟件設計軟件分為兩部分，主程序和中斷服務程序，如圖3（a）（b）(c) 所示。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。定時中斷服務子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結果的輸出等工作。系統(tǒng)初始化后就啟動定時器T1從0開始計數(shù)，此時主程序進入等待，當?shù)竭_定時時間時T1溢出進入T1中斷服務子程序；在T1中斷服務子程序中將啟動一次新的超聲波發(fā)射，同時開啟定時器T0計時，為了避免直射波的繞射，需要延遲1ms后再開INT0中斷允許；INT0中斷允許打開后，若此時出現(xiàn)低電平則代表收到回波信號，將提出中斷請求進入INT0中斷服務子程序，在INT0中斷服務子程序中將停止定時器T0計時，讀取定時器T0時間值到相應的存儲區(qū)，同時設置接收成功標志；主程序一旦檢測到接收成功標志，將調用測溫子程序，采集超聲波測距時的環(huán)境溫度，并換算出準確的聲速，存儲到RAM存儲單元中；單片機再調用距離計算子程序進行計算，計算出傳感器到目標物體之間的距離；此后主程序調用顯示子程序進行顯示；當一次發(fā)射、接收、顯示的過程完成后，系統(tǒng)將延遲100ms重新讓T1置初值，再次啟動T1以溢出，進入下一次測距。如果由于障礙物過遠，超出量程，以致在T0溢出時尚未接收到回波，則顯示“ERROR”重新回到主流程進入新一輪測試。五、結論對所要求測量范圍30cm~200cm內的平面物體做了多次測量發(fā)現(xiàn)，且重復性好?？梢娀趩纹瑱C設計的超聲波測距系統(tǒng)具有硬件結構簡單、工作可靠、測量誤差小等特點。因此，它不僅可用于移動機器人，還可用在其它檢測系統(tǒng)中。思考：至于為什么接收不用晶體管做放大電路呢，因為放大倍數(shù)搞不好，CX20106集成放大電路，還帶自動電平增益控制，放大倍數(shù)為76dB，中心頻率是38k到40k。