EDN China > 设计实例 > 测试与测量 > 通用测试仪器 > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

(多图) 基于AT89C52单片机的超声波测距仪的设计

2012年03月01日 ?? 收藏3
基于提高测量精度的目的,设计了具有温度补偿超声波测距系统。该系统采用DS18B20温度传感器对现场温度进行检测,并通过软件计算实现温度补偿。实验结果表明:此系统具有测量精度高的优点。

测距技术在物位检测、医疗探伤、汽车防撞等民用、工业领域应用广泛,由于超声波的速度相对于光速要小的多,其传播时间就比较容易检测,并且易于定向发射,方向性好,发射强度好控制,且不受电磁干扰影响,因而利用超声波测距是一种有效的非接触式测距方法。但超声波在不同环境温度下传播速度不同,如忽略温度影响,将影响最终测量精度。本文介绍的超声波测距仪采用渡越时间检测法,使用了DS18B20温度传感器对现场温度进行检测,并通过软件计算实现波速的温度补偿,消除了温度对测量结果的影响,使测量误差降低。

1 系统工作原理

超声波测距原理如图1所示。

超声波测距原理

超声波测距

式中c——超声波波速:t——从发射出超声波到接收到回波所用时间。

限制该系统的最大可测距离存在4个因素:超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。为了增加所测量的覆盖范围、减小测量误差,可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射/接收的设计方法。

由于超声波属于声波范围,其波速c与温度有关,经过测量得出超声波的波速与温度的关系,如表1所示。

超声波的波速与温度的关系

将测量的速度数据与温度数据进行一阶拟合得出:

c=331.6+0.6107xT (2)

式中T——当地温度。

在测距时,可通过温度传感器自动探测环境温度、确定其时的波速c。波速确定后,只要测得超声波往返的时间t,即可求得距离H,这样能较精确地得出该环境下超声波经过的路程,提高了测量精确度。

本设计方案中使用渡越时间检测法,测距仪工作原理为:在由单片机发出驱动信号的同时,开启单片机中的计时器,开始计时。发射探头发射出超声波,在由接收探头接收到第一回波的同时停止单片机计时器的计时,由于超声波在空气中的速度已知,根据公式即可求得探头与待测目标之间的距离。而且,可以在较短时间内多次发出超声波测量,完成后计算平均值然后显示。

超声波在相同的传播媒体里(大气条件)传播速度相同,即在相当大的频率范围内声速不随频率变化,但其频率越高,衰减得越厉害,传播的距离也越短。考虑实际工程测量要求,在设计超声波测距仪时,选用频率f=40kHz的超声波,波长为0.85cm。

2 系统硬件设计

本系统采用AT89C52单片机作为主控制器,使用3位数码管作为系统显示屏,超声波发射驱动需要的40 kHz脉冲由单片机P0.0发出,使用定时器进行计时和控制,超声波接收使用CX20106A作为接收主控芯片,使用DS18B20作为温度传感器进行温度校正。超声波测距器的系统原理图如图2所示。

超声波测距器的系统原理图


上一页123下一页
?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

温度补偿? 超声波? DS18B20? AT89C52?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈