一种高精度超声波测距系统设计与实现

一种高精度超声波测距系统设计与实现

【摘要】本文首先介绍了一种高精度超声波测量系统，并给出了各个单元模块。首先对当前的超声波测量系统进行了分析，然后给出了高精度超声波测距系统。设计了硬件电路的和软件程序。通过对比研究可以看出，本测试方法具有一定的应用价值。

【关键词】距离测量；单片机；CX20106A

0 引言

（1）传统的测距方法

传统的测距方法是使用尺子来测量。包括各种各样的尺子，如米尺、卷尺、螺旋测微器、游标卡尺等等，这些测量工具均需要通过人的肉眼来观察测量的结果。往往由于人的个体差异，可能相同的物体所得到的测量结果不一样。由于尺子的长度有限，所以测量的距离也受到限制。基于以上原因，需要采用一种自动化的测量方法，来克服上述测量的缺陷。

（2）现代的测距方法

现代测量距离的方法有很多种，如采用超声波、激光等不同的物理量来进行测量，然后将测量的结果转换为距离的间接测量手段越来越多，而且这些测量方法均较前面的方法所测的范围更宽、测量的精度更高。

超声波以其容易控制、并且无危害等特点在测距领域广泛使用。下面来介绍超声波的测距方法。

（3）超声波测距方法介绍

超声波的传输速度为340m/s，而实际会有些许调整。使用上，通过发送装置来先发送超声波，然后检查回波的方法来测量。通过发送、接收的时间差可得超声波走过的距离，然后将所得的距离除以二即为所测的距离。

1 系统结构

从图1可以看出，本系统由四部分组成：显示模块、按键控制模块、MCU 单元和超声波测量模块组成。其中，显示模块可以是数码管显示或者液晶显示，用于将测量到的距离值进行显示，使的该设备使用更加方便。其次是按键控制单元，该单元用于对测量过程进行设计和控制。MCU单元为微控制器最下系统，完成整个系统的控制功能。超声波测量模块用于完成测量任务，实现距离的测量，并将测量到的数值返回给MCU。

2 硬件设计

2.1 超声波电路

4069为CMOS结构的6反相器芯片。图2中，由反相器和发送探头构成超声波的发送电路。其中，上下两部分的反相器起的作用是增加探头的发送电压的幅值，使得发送的信号幅值更强。

CX20106A是一款红外线检波接受的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。使用CX20106A 作为超声波接收处理的典型电路。（当CX20106A 接收到40KHz的信号时，会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入）。上图中，接受部分采用CX20106A芯片完成接受功能。

2.2 MCU控制部分

MCU可以是任意一款控制器，可以是8位的，也可以是16位的。本设计采用STC系列单片机—STC12C。

3 软件设计

4 结论

本设计提出了一种超声波测距的方法。该方法充分利用了单片机资源，使得测距工作更加简单，具有一定的实用价值。

【参考文献】

[1]赵海鸣，卜英勇，王纪婵.一种高精度超声波测距系统的研制[J].矿业研究与开发，2006.

[2]常昭诠.基于单片机和SMC1602的超声波测距系统设计[J].电子元器件应用，2008.

[3]卜英勇，王纪婵，赵海鸣，刘光华.基于单片机的高精度超声波测距系统[J].仪表技术与传感器，2007.