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超声波测距模块的设计与实现

发布时间:2020-06-30 19:57:42 阅读: 来源:织带机厂家

摘要:本文设计并实现了一个以MCS-51单片机为核心的超声波测距模块。该模块由超声波发射单元、超声波接收单元、温度测量单元、显示单元和ISP下载单元等组成,由单片机产生超声波的发射信号并对其传播时间进行测量,依据超声波在空气中的传播特性,换算出距离数据,从而实现测量距离的目的。设计中采用LM386作为超声波的发射驱动,采用集成芯片CX20106作为超声波接收单元,结构简洁,集成度高。通过实验表明,该模块性能可靠,能较准确地测出与障碍物之间的距离,达到了设计要求。关键词:超声波测距;MCS-51单片机;LM386;CX201060 引言 在多数项目研发中,距离测量显得越来越重要,常用的测距方式主要有雷达测距、红外测距、激光测距和超声测距等4种。雷达测距对天气的依赖性较强,且成本较高;红外测距测量范围窄;激光测距精度高、抗干扰力强、但成本高,且光学系统需细心维护;超声波测距指向性强、传输距离远、受环境影响小、传播时间容易检测,而且超声波传感器结构简单、性能可靠、成本低、易于集成,因此本文采用超声波方式进行距离测量。1 超声波测距原理 超声波发生器内部有两个压电晶片和一个共振板,当两极外加脉冲信号的频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将发生共振,并带动共振板振动,从而产生超声波;同理,当共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片产生振动,将机械能转换为电信号。 测距原理如图1所示。

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被测距离。式中:s为超声波传播距离;h为发射探头与接收探头之间的距离。 由于s远大于h,因此可近似认为d=s,则d=s=ct/2,t为发射超声波与接收超声波的时间间隔,c为超声波在空气中的传播速度。 在空气中,常温下超声波的传播速度是334m/s,但其传播速度c易受空气中温度的影响,声速与温度关系如表1所示,由此可修正超声波传播速度

可见,只要测得超声波发射和接收回波的时间差t以及环境温度T,就能得到较为精确的距离。

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