【正文】 計算公式：d=s/2=(c*t)/2其中 d 為被測物與測距器的距離，s 為聲波的來回路程，c 為聲波，t 為聲波來回所用的時間。 超聲波測距儀的算法設計 圖 6 示意了超聲波測距的原理，即超聲波發(fā)生器 T 在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當這個超聲波信號遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器 R 所接收到。我們知道 C 語言程序有利于實現(xiàn)較復雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率并且容易精確計算程序運行的時間，而超聲波測距器的程序既有較復雜的計算（計算距離時），有要求精確計算程序運行時間（超聲波測距時），所以控制程序可采用 C 語言和匯編語言混合編程。適當更改電容 C4 的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率 38KHZ 與測距的超聲波頻率 40KHZ 較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路（如圖 5）。上拉電阻 R10，R11 一方面可以提高反向器 74lS04 輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由震蕩的時間。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射13強度。圖 3 單片機系統(tǒng)及顯示電路 超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路原理圖如圖 4 所示。 表 31 七段 LED的段選碼顯示字符 共陽極段選碼dp gfedcba顯示字符 共陽極段選碼dp gfedcba 0 C0H A 88H 1 F9H B 83H 2 A4H C C6H 3 B0H D A1H 4 99H E 86H 5 92H F 8EH圖 1 圖 2VCC12 6 82H P 8CH 7 F8H y 91H 8 80H 8. 00H 9 90H “滅” FFH本系統(tǒng)顯示電路采用簡單實用的 4 位共陽 LED 數(shù)碼管，位碼用 PNP 三極管 8550驅(qū)動。這些用來控制 LED顯示的不同電平代碼稱為字段碼（也稱段選碼）。它的管腳配置如下圖 2所示。這種顯示器分共陽極和共陰極兩種。LED 顯示器價廉，配置靈活，與單片接口方便，LCD 可顯示圖形，但接口較復雜成本也較高。其中單片機應用系統(tǒng)最常用的顯示是發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器（簡稱 LED顯示器）。單片機用 40KHz的方波信號，利用外中斷 0口檢測超聲波接收電路輸出的返回信號。 超聲波測距的硬件示意圖如圖 3所示：單片機采用 89S52或其兼容系列。單片機通過 反相器來控制超聲波的發(fā)送，然后單片機不停地檢測 INT0引腳，當 INT0引腳的電平由高電平變?yōu)榈碗娖綍r就認為超聲波已經(jīng)返回。101234567890JTAGSCKMIORVDPinN+U_()EXWL/圖 44 超聲波測距電路原理圖硬件電路可分為單片機系統(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。電路原理圖如圖 24所示。 　 　 中 斷 寄 存 器 ： 各 中 斷 允 許 位 在 IE寄 存 器 中 ， 六 個 中 斷 源 的 兩 個 優(yōu) 先 級 也 可在 IE中 設 置 。 在 flash編 程 和 校 驗 時 ， P1口 接 收 低8位 地 址 字 節(jié) 。 作 為 輸 入 使 用 時 ， 被 外 部 拉 低 的 引 腳 由 于 內(nèi) 部電 阻 的 原 因 ， 將 輸 出 電 流 （ IIL） 。 P1 口 ： P1 口 是 一 個 具 有 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 的 8 位 雙 向 I/O 口 ， p1 輸 出 緩 沖器 能 驅(qū) 動 4 個 TTL 邏 輯 電 平 。 在 flash編 程 時 ， P0口 也 用 來 接 收 指 令 字 節(jié) ； 在 程序 校 驗 時 ， 輸 出 指 令 字 節(jié) 。 當 訪 問 外 部程 序 和 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 時 ， P0口 也 被 作 為 低 8位 地 址 /數(shù) 據(jù) 復 用 。 作 為 輸 出 口 ， 每 位 能 驅(qū) 動Comment [戶戶戶戶6]: 哪里有表 2？？88個 TTL邏 輯 電 平 。 掉 電 保 護 方 式 下 ，RAM 內(nèi) 容 被 保 存 ， 振 蕩 器 被 凍 結(jié) ， 單 片 機 一 切 工 作 停 止 ， 直 到 下 一 個 中 斷 或 硬件 復 位 為 止 。 另 外 ， AT89S52 可 降 至 0Hz 靜 態(tài) 邏 輯 操 作 ， 支 持 2 種 軟 件 可 選 擇 節(jié) 電 模 式 。 在 單 芯 片 上 ， 擁 有 靈 巧 的 8 位 CPU 和 在 系 統(tǒng) 可 編 程Flash， 使 得 AT89S52 為 眾 多 嵌 入 式 控 制 應 用 系 統(tǒng) 提 供 高 靈 活 、 超 有 效 的 解 決方 案 。 使 用 Atmel 公 司 高 密 度 非 易 失 性 存 儲 器 技 術(shù) 制 造 ， 與 工 業(yè)80C51 產(chǎn) 品 指 令 和 引 腳 完 全 兼 容 。由于超聲波在空氣中傳播時會有相當?shù)乃p，衰減的程度與頻率的高低成正比；而頻率高分辨率也高，故短距離測量時應選擇頻率高的傳感器，而長距離的測量時應用低頻率的傳感器。 測距儀的分辨率取決于對超聲波傳感器的選擇。實用的測距方法有兩種，一種是在被測距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計；一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式，適用于測距儀。因此，用這種材料可以制成超聲傳感7器。屬于晶體的如石英，鈮酸鋰等，屬于壓電陶瓷的有鋯鈦酸鉛，鈦酸鋇等。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。也就是說，這種機械變形是與超聲機械波一致的，機械變形使壓電陶瓷晶片產(chǎn)生頻率與超聲機械波相同的電信號。在壓電陶瓷上加有大小和方向不斷變化的交流電壓時，在壓電陶瓷晶片上加有頻率為 f0 交流電壓，它就會產(chǎn)生同頻率的機械振動，這種機械振動推動空氣等媒介，便會發(fā)出超聲波。超聲波傳感器一般采用雙壓電陶瓷晶片制成。當超聲波作用于晶片時，晶片受迫振動引起的形變可轉(zhuǎn)換成相應的電信號，是正壓電效應。 傳感器的主要組成部分是壓電晶片。流體動力型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。目前常用的超聲傳感器有兩大類，即流體動力型與電聲型。計算時間差，即6可得到超聲波在媒介中傳播的時間 t，由此便可計算出距離。其時序圖如圖 12所示。該測距裝置是由超聲波傳感器、單片機、發(fā)射/接收電路和 LED顯示器組成。發(fā)射出去的超聲波經(jīng)障礙物反射回來后，由超聲波接收頭接收到信號，通過接收電路的檢波放大、積分整形及一系列處理,送至單片機。表 11 超聲波波速與溫度的關(guān)系表溫度（℃） 30 20 10 0 10 20 30 100聲速（m／s）313 319 325 323 338 344 349 386 超聲波測距儀原理框圖單片機發(fā)出 40kHZ的信號，經(jīng)放大后通過超聲波發(fā)射器輸出；超聲波接收器將接收到的超聲波信號經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進行檢波處理后，啟動單片機中斷程序，測得時間為 t，再由軟件進行判別、計算，得出距離數(shù)并送 LED顯示。在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。 發(fā)射器發(fā)出的超聲波以速度 υ 在空氣中傳播，在到達被測物體時被反射返回，由接收器接收，其往返時間為 t，由 s=vt/2即可算出被測物體的距離。 由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離遠，因而超聲波可以用于距離的測量。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離 測量距離的方法有很多種，短距離的可以用尺，遠距離的有激光測距等，超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。超聲波測距儀，可以應用在汽車倒車、建筑施工工地及其一些工業(yè)現(xiàn)場位置監(jiān)控，也可用于Comment [戶戶戶戶4]: 行距有問題4如液位、管道長度、井深的測量等場合。已經(jīng)在介紹了單片機性能和特點的基礎上，分析超聲波測距的發(fā)展及其基本原理，介紹傳感器的原理及特性。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、反射、衰減、聲阻抗等）來實現(xiàn)對非聲學量（如濃度、彈性、密度、硬度、粘度、強度、溫度、流速、液位、流量、厚度、缺陷等）的測定。近二、三十年,特別是近十年來，由于電子科學技術(shù)及壓電陶瓷材料技術(shù)的發(fā)展，使得超聲檢測技術(shù)得到了非常迅速的發(fā)展。隨著測距儀的技術(shù)進步，測距儀將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學習功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。展望未來，超聲波測距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會需求，如聲納的發(fā)展趨勢基本為：研制具有更高定位精度的被動測距聲納，以滿足水中武器實施全隱蔽攻擊的需要。3 設計超聲波測距儀目的隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在測距儀中的應用越來越廣。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達到要求。因為超聲波在標準空氣中的傳播速度為 340 米/秒，由單片機負責計時，單片機使用 晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達到毫米級。超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉(zhuǎn)換成電信號。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。 超聲波的發(fā)展超聲波是指頻率高于 20KHz 的機械波。研究超聲波的產(chǎn)生、傳播、接收，以及各種超聲效應和應用的聲學分支叫超聲學。聲波功率就是表示聲波做功快慢的物理量。與可聞聲波比較，超聲波具有許多奇異特性：傳播特性──超聲波的波長很短，通常的障礙物的尺寸要比超聲波的波長大好多倍，因此超聲波的衍射本領(lǐng)很差，它在均勻介質(zhì)中能夠定向直線傳播，超聲波的波長越短，這一特性就越顯著。超聲和可聞聲波本質(zhì)上是一樣的，它們的共同點都是一種機械振動模式，通常是以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲波頻率高，波長短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性，目前腹部超聲成象所用的頻率范圍在 2∽5兆 Hz 之間，常用為 3∽ 兆 Hz（即每秒振動 1 次為 1Hz，1 兆 Hz=10^6Hz）.超聲波在媒質(zhì)中的反射、衍射、折射、散射等傳播規(guī)律，與可聞聲波的規(guī)律并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。例如，鼓面經(jīng)過敲擊后，它就上下振動，這種振動狀態(tài)通過空氣媒質(zhì)向四面八方傳播，這便是聲波。 　　 　　聲波是物體機械振動時的狀態(tài)（或能量）的傳播形式。 　　現(xiàn)代理論研究表明,在聲波的振幅相同的條件下,物體振動的能量與振動頻率成正比,超聲波在媒介中傳播時,介質(zhì)的質(zhì)點振動頻率越高,方天氣干燥的冬季,如果把超聲波通入水中,劇烈的振動就會使罐中的水破碎成很多小霧滴,再使用小風扇把霧滴吹入室內(nèi),、氣管炎等疾病,是很難利用血流使藥物到達患病者的,可以先把藥液霧化,讓患病者吸入,能夠