1、1 基于单片机的超声波测距系统设计 前言 随着科技的迅猛发展越来越多科技成果被广泛的运用到人们的日常生活当中,给我 们的生活带来了诸多方便。本设计就是本着这个宗旨出发,利用超声波的特性来为我们 服务。由于超声波指向性强,因而常于距离的测量。超声波发射器向某一方向发射超声 波， 在发射时刻的同时开始计时， 超声波在空气中传播， 途中碰到障碍物就立即返回来， 超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为 v，根据计时 器记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离 s，即：s=vt/2 。这就是所谓的 时间差测距法。 利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时
2、控制,并且在测量 精度方面能达到工业实用的要求, 随着科学技术的快速发展，超声波将的应用将越来越 广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的超声波技术还十分有限，因此，这是 一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。 超声波测距技术在社会生活中已有广泛的应用如汽车倒车雷达等，它们测距精度一 般较低。目前对超声波高精度测距系统的需求越来越大。展望未来，超声波作为一种新 型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度 的方向发展，以满足日益发展的社会需求。未来的超声波测距技术将朝着更高精度，更 大应用范围，更稳定方向发展，死角问题也能得以解决。 1 超声波测距
3、的基本概述 人耳能听到的声音是由于物体振动产生的，它的频率在 20HZ-20KHZ 范围内，超过 20KHZ 称为超声波，低于 20HZ 的称为次声波。超声波是在一种弹性介质中的机械振荡， 它有两种形式：横向振荡（横波）及纵向振荡（纵波） 。在工业中应用主要采用纵向振 荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度受很多因素的影响。在空气中 传播超声波，其频率较低、衰减较快。超声波波长短，绕射现象小，其方向性好，而且 穿透能力很强，且碰到杂质或分界面就会有显著的反射现象。这一特性已被广泛用于超 声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像等技术。 1.1 超声波的波形 纵波是质点振动方向和超声波传
4、播方向一致的波， 在固体、 液体和气体中传播如 图 1.1-1 所示： 横波是质点的振动方向垂直于传播方向的波， 它只能在固体中传播。 其传播方向 2 如图 1.1-2 所示： 图 1.1-1 纵波 图 1.1-2 横波 表面波是质点的振动方式介于纵波和横波之间沿着固体表面传播的波， 其振幅大 小随着传播深度的增加而迅速衰减。表面波只能沿着固体表面传播，其质点运动轨迹为 椭圆形，且椭圆的长轴垂直于传播方向，而短轴平行于传播方向。传播方向如图 1.1.1-3 所示： 图 1.1.1-3 表面波 1.2 超声波的特性 超声波在介质传播过程中，会发生衰减和散射。由于受介质和杂质的阻碍或吸 收，其强度会产生衰减。尤其是超声波测距仪，对所接受的声波强度都有一定要求，所 以都要对各种衰减进行抑制。 超声波声束能集中在特定的方向上，具有良好的指向性。超声波可以在固体、 液体和气体中以不同的速度进行传播，其速度受介质温度、压力等因素的影响，但在相 同外部环境下，超声波在同一介质中的传播速度是一常数。这是超声仪表进行测距的基 础。 超声波在异种介质的界
