【正文】 號(hào)時(shí)，便通過(guò)CX20106進(jìn)行前置放大、限幅放大、帶通濾波、峰值檢波和比較、積分及施密特觸發(fā)比較得到解調(diào)處理后的信號(hào)。 超聲波接收電路[7]超聲波接收電路所用的芯片，我們采用SONY公司生產(chǎn)的紅外接收專(zhuān)用芯片CX20106A（），它采用集成接收芯片對(duì)超聲波回波信號(hào)進(jìn)行放大和整形，由于紅外線的載波頻率和測(cè)距超聲波頻率40MKz非常接近，且具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力，可以利用它作為超聲波接收電路。上拉電阻RR11一端接上正5V電源，另一端連接超聲波發(fā)射探頭T的一極，一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，使發(fā)射探頭發(fā)射超聲波的能力更強(qiáng)；另一方面還可以增加超聲波發(fā)射探頭T的自身阻尼效果，縮短其自由振蕩的時(shí)間得到更加完整的超聲脈沖波形，這樣驅(qū)動(dòng)MAX232實(shí)現(xiàn)從TTL電平到RS232電平的轉(zhuǎn)換，[10] MAX232電平轉(zhuǎn)換圖 基于MAX232的超聲波發(fā)射電路由于發(fā)射到換能器的電壓高，波形比較完整，因此可以達(dá)到很高的發(fā)射功率與效率，可以測(cè)量到比較遠(yuǎn)的距離，同時(shí)用這個(gè)電路發(fā)射方波，電路工作穩(wěn)定，適合單電源供電，功耗也非常小。用這種推挽形式將方波信號(hào)反相疊加到超聲波換能器的兩端，可以將超聲波發(fā)射強(qiáng)度提高一倍。 超聲波控制電路 超聲波發(fā)射電路[6]MAX232是美國(guó)MAXIM公司專(zhuān)為串口路通信設(shè)計(jì)的芯片，它能將TTL電平和RS232電平相互轉(zhuǎn)換，具有功耗低，只需要單一 +5V電源供電，供電電流5mA；內(nèi)部集成2個(gè)RS232C驅(qū)動(dòng)器，高集成度，片外最低只需4個(gè)電容即可工作，所以這里超聲波發(fā)射電路采用基于MAX232的方波發(fā)射電路。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差，是后面計(jì)算的基礎(chǔ)。占空比50%，連續(xù)發(fā)10個(gè)波（315個(gè)波都可以），然后拉低（或拉高）50mS以上，接著再輸出，如此循環(huán)。AT89C52支持串口程序下載，具有操作簡(jiǎn)便、價(jià)格便宜、應(yīng)用簡(jiǎn)單等許多優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)溫度知道的情況下，通過(guò)該式就可以知道該溫度下超聲波的傳播速度了。故要考慮到溫度給實(shí)際測(cè)量帶來(lái)的影響，盡量使測(cè)距準(zhǔn)確性大大提高，本方案中采用測(cè)量溫度的方法來(lái)補(bǔ)償聲速，即用測(cè)溫元件測(cè)量實(shí)際環(huán)境的溫度來(lái)校正聲速，這就是溫度補(bǔ)償法。要想利用超聲波準(zhǔn)確的測(cè)得發(fā)射點(diǎn)與障礙物之間的實(shí)際距離，那么就應(yīng)該準(zhǔn)確的測(cè)得超聲波在空氣介質(zhì)中得實(shí)際傳播速度。3（公式：.= 20logP/Pre (dB)）系統(tǒng)發(fā)射功率：1mW(max)工作電流：80mA(min)、90mA(max)輸入電源電壓：5V3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理[4]超聲波測(cè)距其實(shí)有很多的方法，包括聲波幅值檢測(cè)法、相位檢測(cè)法、以及往返時(shí)間檢測(cè)法等等，聲波幅值檢測(cè)法容易受到反射波損耗的映像，相位檢測(cè)法雖然精度高，但是檢測(cè)范圍有限，所以本系統(tǒng)采用往返時(shí)間檢測(cè)法，其原理就是利用超聲波在空氣介質(zhì)中的傳播速度，測(cè)量聲波從發(fā)射到遇到障礙物反射回來(lái)的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離，進(jìn)而達(dá)到測(cè)距的效果。本文屬于近距離測(cè)量，適合汽車(chē)的倒車(chē)?yán)走_(dá)，故可采用常用的壓電式超聲波換能器[2]。電氣方式包括壓電型、電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液 和氣流旋笛等。由發(fā)射器發(fā)送超聲波出去，在遇到障礙物反射回來(lái)時(shí)的回波由接收器檢測(cè)到信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)濾波、放大、整形之后送入AT89C52單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果顯示到LED液晶顯示屏上。超聲波測(cè)距儀的系統(tǒng)硬件原理框圖如圖11所示。傳感器的工作機(jī)理是依據(jù)壓電材料的正逆壓電效應(yīng)，利用逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲波，即逆壓電效應(yīng)是在壓電材料上加上某種特定頻率的交變正弦信號(hào)，材料就會(huì)產(chǎn)生隨所加電壓的變化規(guī)律而變化的機(jī)械形變，這種機(jī)械形變推動(dòng)周?chē)橘|(zhì)振動(dòng)，產(chǎn)生疏密相間的機(jī)械波，如果其振動(dòng)頻率在超聲范圍內(nèi)，這種機(jī)械波就是超聲波[1]。本文所研究的超聲波測(cè)距儀利用超聲波指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢、傳播距離較遠(yuǎn)、中長(zhǎng)距的高精度測(cè)距等優(yōu)點(diǎn)，即用超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)送超聲波，將電能轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波，同時(shí)在發(fā)射的時(shí)候單片機(jī)就開(kāi)始計(jì)時(shí)，在超聲波遇到障礙物的時(shí)候反射回來(lái)，超聲波接收器在接收到反射回來(lái)的超聲波回波時(shí)，將超生振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，同時(shí)單片機(jī)停止計(jì)時(shí)。它有發(fā)射器和接收器之分，主要原理就是利用電效應(yīng)把電能和超聲波相互轉(zhuǎn)換，利用聲波介質(zhì)對(duì)被檢測(cè)物進(jìn)行非接觸式無(wú)磨損的檢測(cè)。1 總體方案設(shè)計(jì)介紹所謂的超聲波就是指頻率高于20MHZ的機(jī)械波。各探頭的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)綜合分析處理，實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距儀的各種功能。本設(shè)計(jì)采用以AT89C51單片機(jī)為控制器核心的高精度、低成本、微型化數(shù)字顯示超聲波測(cè)距儀的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法。因此，這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而又有無(wú)限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。測(cè)量精度1cm，測(cè)量時(shí)儀器與被測(cè)物體不會(huì)直接接觸，而且能夠清晰穩(wěn)定的在液晶顯示屏上顯示出測(cè)量結(jié)果。前言隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，許多場(chǎng)合都需要測(cè)距儀器的應(yīng)用，如汽車(chē)倒車(chē)，建筑工地的施工以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控，還有礦井深度、水位位置、管道長(zhǎng)度等場(chǎng)合都需要用到測(cè)距儀器。要求儀器簡(jiǎn)單，方便，易操作控制，而超聲波測(cè)距儀，就能實(shí)現(xiàn)以上的要求。但就目前整體的技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，人們可以具體利用的測(cè)距技術(shù)還十分有限。展望未來(lái)數(shù)十年，超聲波測(cè)距儀作為一種新型的非常重要且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(huì)需求。整個(gè)電路采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序、中斷程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體方案，最后通過(guò)硬件和軟件實(shí)現(xiàn)了各個(gè)功能模塊。既然是以超聲波為檢測(cè)工具，那么肯定要產(chǎn)生超聲波和接受超聲波的工具，這就需要用到我們的傳感器，俗稱(chēng)探頭。超聲波傳感器對(duì)透明或有色物體，金屬或非金屬物體，固體、液體、粉狀物質(zhì)均能檢測(cè)。超聲波測(cè)距原理一般采用渡越時(shí)間法TOF，設(shè)超聲波在空氣中的傳播速度為C，從發(fā)射到遇到障礙物反射回來(lái)在空氣中的傳播時(shí)間為T(mén)，聲源與障礙物的距離為L(zhǎng)，則易知L=C*T/2，這樣可以測(cè)出聲源與障礙物之間的距離，然后在LED顯示屏上穩(wěn)定的顯示出來(lái)[1]。根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素考慮，本文決定采用AT89C52單片機(jī)作為主控制器，超聲波發(fā)射電路、超聲波接收放大電路、顯示電路，并用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)用單片機(jī)的定時(shí)器完成。微控制器AT89C52報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大整型發(fā)生器接收器LED顯示結(jié)果功能鍵盤(pán)溫度檢測(cè)圖11 超聲波測(cè)距系統(tǒng)硬件原理框圖，由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生12MHZ晶振，所以此系統(tǒng)理論上可以達(dá)到毫米級(jí)。超聲波發(fā)生器可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是用電氣方式產(chǎn)生超聲波；另一類(lèi)是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率，功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。2 超聲波的相關(guān)知識(shí) 超聲波測(cè)距儀的主要功能概述[3]：★