超聲波測距學(xué)習(xí)板

超聲波測距學(xué)習(xí)板，可應(yīng)用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控，也可用于如液位、井深、管道長度的測量等場合。要求測量范圍在0.27~4.00m，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。
? 超聲波測距原理
??? 超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)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時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)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本時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，就成為超聲波接收器。在超聲探測電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度為發(fā)射超聲的時間間隔，被測物距離越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個數(shù)與被測距離成正比。超聲測距大致有以下方法：① 取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓 (其幅值基本固定 )與距離成正比，測量電壓即可測得距離；② 測量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射超聲波與接收超聲波的時間間隔 t，故被測距離為 S=1／2vt。本測量電路采用第二種方案。由于超 聲波 的聲速 與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認為聲速基本不變 。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通 過溫度補償 的方法加以校正。超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。因為超聲波在標準空氣中的傳播速度為331.45米/秒，由單片機負責(zé)計時，單片機使用12.0M晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達到毫米級。
超聲波學(xué)習(xí)板采用AT89C51或AT89S51單片機,晶振:12M,單片機用P1.0口輸出超聲波換能器所需的40K方波信號,利用外中斷0口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號,顯示電路采用簡單的4位共陽LED數(shù)碼管,斷碼用74LS245,位碼用8550驅(qū)動.
???? 超聲波測距的算法設(shè)計: 超聲波在空氣中傳播速度為每秒鐘340米（15℃時）。X2是聲波返回的時刻，X1是聲波發(fā)聲的時刻，X2-X1得出的是一個時間差的絕對值，假定X2-X1=0.03S，則有340m×0.03S=10.2m。由于在這10.2m的時間里，超聲波發(fā)出到遇到返射物返回的距離，
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??超聲波測距器的系統(tǒng)框圖如下圖所示：
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硬件部分?
??? 超聲波學(xué)習(xí)板采用AT89C51或AT89S51單片機,晶振:12M,單片機用P1.0口輸出超聲波換能器所需的40K方波信號,利用外中斷0口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號,顯示電路采用簡單的4位共陽LED數(shù)碼管,斷碼用74LS245,位碼用8550驅(qū)動. 主要由單片機系統(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組成。采用AT89S51來實現(xiàn)對CX20106A紅外接收芯片和TCT40-10系列超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制。單片機通過P1.0引腳經(jīng)反相器來控制超聲波的發(fā)送，然后單片機不停的檢測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。計數(shù)器所計的數(shù)據(jù)就是超聲波所經(jīng)歷的時間，通過換算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離。