基于单片机设计超声波测距系统的简述
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成。超声波发射器负责让超声波在空气中以特定的速度（v）传播， 在触碰到检测物体后又通过被测物体将信号反射回来，由接收机记录 接收的时间（t）和信号，最后由速度和时间的关系计算出被测物体的 距离。由于超声波的速度会受到温度的影响，所以在进行检测时需要 注意对温度的控制。 （2）超声波测距系统的发送与接收电路的设计是由超声波产生 信号，并通过单片机的端口将脉冲群发送（每个脉冲群维持的时间约 为 1/5000s），再通过三极管将信号进行放大，然后经过变压器驱动 超声波发射头，之后在发射转换能的两端加上高电压驱动内部的压电 晶片，最后通过压电换能器将脉冲超声波发出。当超声波触碰到被测
质的声波，它不仅可以与物理产生灵活、紧密的联系，还可以对温度、 往返的时间与温度之间有着密切的联系（见表 1）。如果温度的变化
粉尘浓度和湿度以及电磁干扰较高的环境下工作。通过计算超声波在 不是很大，则可近似认为超声波的速度保持不变，如能够确定超声波
被测物体和超声波探头之间的传播距离来进行距离的测量，超声波的 来回的时间，最后就能够确定超声波发生器与被测物体的距离。
的适应能力，已被广泛应用于各种条件的测量，主要体现在液位测量、 3 超声波的算法分析
机械手控制、车辆自动导航和目标识别等方面，特别是在空气中的使 如表 1 所示为不同温度下的超声波声速，如超声波发生器在某
用最为突出。
一时段发出超声波信号，当超声波接触到被测物体时就会反射回到
（2）超声波是一种目标性强，能量损耗较慢的声波，它可以在 超声波接收器中，这样只需要计算超声波发出和反射回来的时间，
1 基于单片机设计的超声波测距系统的重要性
物体时就会形成反射波，同时反射波会将信息返回到传感器上，最后
伴随着科学技术的迅猛发展，传感器广泛应用于超声波技术的实 例越来越多，这是人类文明走向科技发展道路的体现。传感技术在科 学技术变革中扮演先行者的角色，它体现了整个技术领域的关键技术。 鉴于世界各国有关研究、生产、应用部门中，传感器是发展最快的产 业之一。基于单片机设计的超声波测距系统的基本思想就是利用超声 波的时间和速度之间函数关系计算被测物体的距离，并用超声波来代 替传感器，最终实现对距离的测量，并对测距系统的效果有较好的影 响。近年来，国外和国内团队加强了超声波测距系统的研究，极大地 提升和完善了超声波测距系统的应用。测量模型建模方法具有多样性， 然而如何选择可测变量、怎样对测量数据进行处理以及如何对数据库 进行在线更新等等就成为了超声波测距的关键步骤。超声波在传感器 中作用的分析如下： （1）超声波测距与同类型非接触式的测距方式（如电磁法、光 学法）相比较，电磁法虽然不会受到光线强弱的干扰，但是会受到磁 场的影响；而超声波测距法具有避免光线强弱、物体大小以及周围电 磁的干扰的优势性。超声波测距系统对于测量目标所处的环境有一定
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电子技术
基于单片机设计超声波测距系统的简述
蒋礼林 , 李 宇 （贺州学院 , 广西 贺州 542899）
摘 要：随着社会的不断发展与进步，带动了科学技术的迅速发展，同时科学技术应用于军事和民用的各个领域，给人们的生活带来了极大的 方便。基于单片机设计的超声波测距系统充分利用了超声波的各项特点能为人们的应用提供极好的服务。由于测距在很大程度上依赖于方向， 而超声波具有强束射性的特性，所以它被广泛用于测距系统中。采用超声波测距具有快速、便捷、易于计算和实时监控的优势，并且能满足工 业上对测量精度的要求，从而它已被广泛应用于汽车安全系统、海洋检测和机器人等领域。本文简述了基于单片机设计超声波测距系统的相关 研究，并有利于从事该项研究的人员进行分析与参考。 关键词：单片机设计；超声波测距系统；束射性；海洋检测 DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2019.16.131
传感器再将传回的信息进行处理显示。 超声波传感器的主要指标如下： 1）传感器工作的频率就是指压电晶片震动的频率，当发射转换 能两端频率与压电晶片频率越接近时，输出的能量也就越大灵活度也 就越高。 2）传感器工作时的温度取决于超声波使用时的功率，特别是用 于医疗诊断的超声波探头，超声波探头的功率越小，工作的温度也就 越低，可以保证超声波能够长时间使用。 3）传感器工作时的灵活度取决于压电晶片制造是机电耦合系数 的大小，机电耦合系数越大，那么灵活度就会越高；反之，机电耦合 系数越小，灵活度越低。 （3）超声波发送的脉冲信号是由单片机产生的，脉冲信号通过 三极管将之放大到一定程度在用驱动超声波换能器将超声波发射出 去，再有脉冲超声发射返回的时间计算出被测物体的距离。超声波的 发射利用了逆电压效应，在压电晶片上施加一定的作用力，使压电晶 片产生相互作用力从而推动超声波发射。
各种介质中进行，并且运行距离也比较远，超声波通常被用于距离的 就可以计算出超声波发生器与被测物体的距离，距离测算公式为：
测量，特别是距离较远的测量工作。
=d s= / 2 (v *t) / 2 。d 代表的是被测的距离，s 表示声波发射和返回的
（3）超声波是一种具有反射，折射，散射等声波传送的物理性 路程，v 表示超声波的速度，t 表示超声波发出到返回的时间。超声波
速度不会受到频率的影响。超声波的优势越来越被人们所喜爱。
0 引言
显示出来。这个过程主要是由单片机系统、超声波发射和检测电路完
随着现代科技的蓬勃发展，超声波已广泛应用于各类传感器。由 于捕获信息途径的多样化，只靠单一传感器采集的信息具有精度差和 不完整的缺点，从而容易导致信息发生偏差或错误。然而，基于超声 波技术的传感器具有准确性高和完备性好的特点，能很好地弥补单一 传感器数据采集的缺陷。在超声波测距体系中，由于信息表现形式的 多样性、信息数量的巨大性、信息关系的复杂性以及获取信息处理的 及时性和准确性，已远远超出了人脑的对信息综合处理能力。因此， 基于单片机设计的超声波测距系统具有广泛的应用领域，能为人们的 生活提供广泛的服务。
成。超声波发射器负责让超声波在空气中以特定的速度（v）传播， 在触碰到检测物体后又通过被测物体将信号反射回来，由接收机记录 接收的时间（t）和信号，最后由速度和时间的关系计算出被测物体的 距离。由于超声波的速度会受到温度的影响，所以在进行检测时需要 注意对温度的控制。 （2）超声波测距系统的发送与接收电路的设计是由超声波产生 信号，并通过单片机的端口将脉冲群发送（每个脉冲群维持的时间约 为 1/5000s），再通过三极管将信号进行放大，然后经过变压器驱动 超声波发射头，之后在发射转换能的两端加上高电压驱动内部的压电 晶片，最后通过压电换能器将脉冲超声波发出。当超声波触碰到被测
质的声波，它不仅可以与物理产生灵活、紧密的联系，还可以对温度、 往返的时间与温度之间有着密切的联系（见表 1）。如果温度的变化
粉尘浓度和湿度以及电磁干扰较高的环境下工作。通过计算超声波在 不是很大，则可近似认为超声波的速度保持不变，如能够确定超声波
被测物体和超声波探头之间的传播距离来进行距离的测量，超声波的 来回的时间，最后就能够确定超声波发生器与被测物体的距离。
的适应能力，已被广泛应用于各种条件的测量，主要体现在液位测量、 3 超声波的算法分析
机械手控制、车辆自动导航和目标识别等方面，特别是在空气中的使 如表 1 所示为不同温度下的超声波声速，如超声波发生器在某
用最为突出。
一时段发出超声波信号，当超声波接触到被测物体时就会反射回到
（2）超声波是一种目标性强，能量损耗较慢的声波，它可以在 超声波接收器中，这样只需要计算超声波发出和反射回来的时间，
1 基于单片机设计的超声波测距系统的重要性
物体时就会形成反射波，同时反射波会将信息返回到传感器上，最后
伴随着科学技术的迅猛发展，传感器广泛应用于超声波技术的实 例越来越多，这是人类文明走向科技发展道路的体现。传感技术在科 学技术变革中扮演先行者的角色，它体现了整个技术领域的关键技术。 鉴于世界各国有关研究、生产、应用部门中，传感器是发展最快的产 业之一。基于单片机设计的超声波测距系统的基本思想就是利用超声 波的时间和速度之间函数关系计算被测物体的距离，并用超声波来代 替传感器，最终实现对距离的测量，并对测距系统的效果有较好的影 响。近年来，国外和国内团队加强了超声波测距系统的研究，极大地 提升和完善了超声波测距系统的应用。测量模型建模方法具有多样性， 然而如何选择可测变量、怎样对测量数据进行处理以及如何对数据库 进行在线更新等等就成为了超声波测距的关键步骤。超声波在传感器 中作用的分析如下： （1）超声波测距与同类型非接触式的测距方式（如电磁法、光 学法）相比较，电磁法虽然不会受到光线强弱的干扰，但是会受到磁 场的影响；而超声波测距法具有避免光线强弱、物体大小以及周围电 磁的干扰的优势性。超声波测距系统对于测量目标所处的环境有一定
144
电子技术
基于单片机设计超声波测距系统的简述
蒋礼林 , 李 宇 （贺州学院 , 广西 贺州 542899）
摘 要：随着社会的不断发展与进步，带动了科学技术的迅速发展，同时科学技术应用于军事和民用的各个领域，给人们的生活带来了极大的 方便。基于单片机设计的超声波测距系统充分利用了超声波的各项特点能为人们的应用提供极好的服务。由于测距在很大程度上依赖于方向， 而超声波具有强束射性的特性，所以它被广泛用于测距系统中。采用超声波测距具有快速、便捷、易于计算和实时监控的优势，并且能满足工 业上对测量精度的要求，从而它已被广泛应用于汽车安全系统、海洋检测和机器人等领域。本文简述了基于单片机设计超声波测距系统的相关 研究，并有利于从事该项研究的人员进行分析与参考。 关键词：单片机设计；超声波测距系统；束射性；海洋检测 DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2019.16.131
传感器再将传回的信息进行处理显示。 超声波传感器的主要指标如下： 1）传感器工作的频率就是指压电晶片震动的频率，当发射转换 能两端频率与压电晶片频率越接近时，输出的能量也就越大灵活度也 就越高。 2）传感器工作时的温度取决于超声波使用时的功率，特别是用 于医疗诊断的超声波探头，超声波探头的功率越小，工作的温度也就 越低，可以保证超声波能够长时间使用。 3）传感器工作时的灵活度取决于压电晶片制造是机电耦合系数 的大小，机电耦合系数越大，那么灵活度就会越高；反之，机电耦合 系数越小，灵活度越低。 （3）超声波发送的脉冲信号是由单片机产生的，脉冲信号通过 三极管将之放大到一定程度在用驱动超声波换能器将超声波发射出 去，再有脉冲超声发射返回的时间计算出被测物体的距离。超声波的 发射利用了逆电压效应，在压电晶片上施加一定的作用力，使压电晶 片产生相互作用力从而推动超声波发射。
各种介质中进行，并且运行距离也比较远，超声波通常被用于距离的 就可以计算出超声波发生器与被测物体的距离，距离测算公式为：
测量，特别是距离较远的测量工作。
=d s= / 2 (v *t) / 2 。d 代表的是被测的距离，s 表示声波发射和返回的
（3）超声波是一种具有反射，折射，散射等声波传送的物理性 路程，v 表示超声波的速度，t 表示超声波发出到返回的时间。超声波
速度不会受到频率的影响。超声波的优势越来越被人们所喜爱。
0 引言
显示出来。这个过程主要是由单片机系统、超声波发射和检测电路完
随着现代科技的蓬勃发展，超声波已广泛应用于各类传感器。由 于捕获信息途径的多样化，只靠单一传感器采集的信息具有精度差和 不完整的缺点，从而容易导致信息发生偏差或错误。然而，基于超声 波技术的传感器具有准确性高和完备性好的特点，能很好地弥补单一 传感器数据采集的缺陷。在超声波测距体系中，由于信息表现形式的 多样性、信息数量的巨大性、信息关系的复杂性以及获取信息处理的 及时性和准确性，已远远超出了人脑的对信息综合处理能力。因此， 基于单片机设计的超声波测距系统具有广泛的应用领域，能为人们的 生活提供广泛的服务。