基于超声波传感器的测距系统设计
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
赵广涛：硕士
３３ １．４ｍ／ｓ。在测距精度不是很高的情况下．一般认为ｃ 为常数３４０ｍ／ｓ。
２硬件电路设计
我们设计的超声波测距系统由Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６００系列 传感器、Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６５００系列超声波距离模块和 ＡＴ８９Ｃ５ １单片机构成。
２．１ Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６００系列传感器 此超声波传感器是集发送与接收一体的一种传 感器。传感器里面有一个圆形的薄片，薄片的材料是 塑料，在其正面涂了一层金属薄膜，在其背面有一个 铝制的后板。薄片和后板构成了一个电容器。当给薄 片加上频率为４９．４ｋＨｚ、电压为３００ＶＡＣ ｐｋ—ｐｋ的方波 电压时，薄片以同样的频率震动，从而产生频率为 ４９．４ｋＨｚ的超声波。当接收回波时，Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６５００内有 一个调谐电路，使得只有频率接近４９．４ｋＨｚ的信号才 能被接收，而其它频率的信号则被过滤。 Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６００超声传感器发送的超声波具有角度 为３０度的波束角，如图１所示：
ＣＧＩ处理函数产ｃｇｉ－ｐｒｏｌ、ｃｇｉ－ｐｒ０２…术／ ｝ｍｕｌｔｉ—ｃｇｉ＿ｔａｂｌｅ［］； 由此可以方便地建立相应的对照表：定义被请求 文件名一数组指针对照表和定义被请求ＣＧＩ的ＵＲＩ和
ＣＧＩ函数的对照表。依据对照表可以通过查表的方式
对不同的ＣＧＩ请求调用相应的ＣＧＩ处理函数。
５用户接口
这里的用户指的是使用该Ｗｅｂ服务器进行具体 设备仪表控制程序开发的人员，由于已把ＣＧＩ部分放 人了服务器，所以提供下列函数作为接口，经过一起 编译并固化到单片系统后成为控制各种具体设备仪 表的嵌入式Ｗｅｂ服务器：
１超声波传感器及其测距原理
超声波是指频率高于２０ＫＨｚ的机械波。为了以超 声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。 完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为 超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器 和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收 声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原 理将电能和超声波相互转化。即在发射超声波的时 候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候， 则将超声振动转换成电信号。
传感器和Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６５００系列超声波距离模块的控制。
单片机通过Ｐ１．０引脚经反相器来控制超声波的发送，
然后单片机不停的检测ＩＮＴ０引脚，当ＩＮＴＯ引脚的电
平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计
数器所计的数据就是超声波所经历的时间．通过换算
就可以得到传感器与障碍物之间的距离。超声波测 距的硬件示意图如图２所示：
４实验数据处理 由于受环境温度、湿度的影响，超声传感器的测 量值与实际值总有一些偏差．表１列出了本超声测距 系统测量值与对应的实际值：
表１超声测距系统测量值与实际值单位：ｃｍ
『实际值 ４５ ６０ ７５ １００ １２５ １５０ １７５ ２００ Ｉ测量值 ５５．５ ６６．９ ８３．１ １ｃｒ７．２ １３１．５ １５７．３ １８２４ ２咂４
摘要：为了机器人能够安全的避障，我们利用ＳｅｎｓＣｏｍｐ公司生产的Ｐｏｌａｒｏｉｄ６５００系列超声波距离模块、６００系列传感器和 ＡＴ８９Ｃ５１单片机一起构成了超声波测距系统。本文介绍了该超声波测距系统的硬件设计、软件流程。并对实验结果进行了分
析。
关键词：超声波；传感器；单片机；障碍物
中图分类号：ＴＰ２１２
文献标识码．Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｏｂｏｔ Ｓ ｓａｆｅ ｏｂｓｔａｃｌｅ ａｖｏｉｄａｎｃｅ，ｗｅ ｍａｋｅ ｕｓｅ ｏｆ ６５００ ｓｅｒｉｅｓ ｓｏｎａｒ ｒａｎｇｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ、６００ ｓｅｒｉｅｓ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｇｒａｄｅ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ ａｎｄ ＡＴ８９Ｃ５１ ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅ ｕｐ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ｍｅｓｓｕ．ｒｅ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ，ａｎｄ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｓｅ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．
ｖｏｉｄ ｇｅｔ—ｓｔａｔｕｓ（ｃｈａｒ冰ｓｔａｔ—ｌｉｓｔ［［） 用来获取设备仪表当前状态，由用户根据具体设 备仪表来完成。可以把获取到的各个控制选项值转换 为字符型按固定顺序放人数组ｓｔａｔ—ｌｉｓｔ［［。 ｖｏｉｄ ｓｅｔ＿ｓｔａｔｕｓ（ｃｈａｒ术ｓｔａｔ＿ｌｉｓｔ［］） 从ｓｔａｔ＿ｌｉｓｔ［］中取传来的新参数设置控制设备仪表 中相应选项来控制设备仪表的运行。
从表中的数据可以看出，测量值总是比实际值大 出大约７ｃｍ，经过分析原因主要有三个方面：第一方 面，超声波传感器测得的数据受环境温度的影响：第 二方面，指令运行需占用一定的时间而使得测量的数 据偏大；第三方面，为了防止其他信号的干扰，单片机 开始计数时，驱动电路发送１６个脉冲串。对于单个回 声的方式，当驱动电路接收到碰到障碍物返回的第四 个脉冲时就停止计数，所以最终测得的时间比实际距 离所对应的时间多出四个脉冲发送的时间。为了减小 测量值与实际值的偏差，我们采用最小二乘法［４～５］对 表１的数据进行修正。经过拟合，我们得到下面的方 程：
ｙ＝１．０１４５ｘ一９．３３５４（其中：Ｙ为实际值，Ｘ为测量值） 修正后本超声波测距系统测量值与实际值的对 应关系如表２所示：
表２修正后超声测距系统测量值与实际值单位：ｅｍ
从修正后的数据我们可以看出，系统（见１４９页）
一１３０—３６０｜７Ｌ／年邮局订阅号：８２．９４６
万方数据
传感器与仪器仪表
使用的目的。 这种工作模式的主函数和具体控制函数都是由
本文通过实例表明。嵌入式Ｗｅｂ服务器运用于设 备仪表中可以方便设备仪表与ＩＮＴＥＲＮＥＴ的联接，采 用Ｈ１Ｔ１１Ｐ协议，遵守ＣＧＩ标准，符合Ｗｅｂ基本原理，普 通浏览器可正常浏览。
参考文献 【ｌＦｅｒｒｙ Ｈ．Ｅｓｓ，Ｔ．Ｈ．Ｅ．Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ＬＬＣ，Ｇｒｅｅｒ，ＳＣ，”Ａｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ ＳｏｕｔｈｅａｓｔＣｏｎ ２００２ 【２］刘喜龙，石中锁．基于Ｈ２６４的嵌入式视频服务器的设计［Ｊ］．微计算机 信息．２００５，１：１３３—１３５ ［３］Ｒｉｉｈｉｊａｒｖｉ Ｊ，Ｍａｈｏｎｅｎ Ｐ，Ｓａａｒａｎｅｎ Ｍ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ｆｏｒ ｓｍａｌｌ ａｐｐｌｉａｎｃｅ；Ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｅｒ．叨ＩＥＥＥ Ｃｏｍｉｎ，２００１．３９（１０ｌｌ：７４－７９
Ｊ反相器Ｌ 蝴
６５００系列 一超声传感器
距离模块
ｌ反相器Ｌ ＢＣＨＯ
图２超声波测距的硬件示意图
３系统软件设计
系统程序流程图如图３所示： 工作时，微处理器ＡＴ８９Ｃ５１先把Ｐ１．０置０。启动 超声波传感器发射超声波，同时启动内部定时器Ｔｏ 开始计时。由于我们采用的超声波传感器是收发一体 的，所以在发送完１６个脉冲后超声波传感器还有余 震，为了从返回信号识别消除超声波传感器的发送信 号，要检测返回信号必须在启动发射信号后２．３８ｍｓ才
３０‘７７Ｏ 、■＼３０
一一 图１波束角
超声波传感器既可以作为发射器又可以作为接
万方数据
＠愀潮邮局订㈣８２铷３６０元．，／＿１２９—
传感器与仪器仪表
中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００６年第２２卷第１－１期
收器，传感器用一段时间发射一串超声波束，只有待 发送结束后才能启动接收，设发送波束的时间为（，则
在（时间内从物体反射回的信号就无法捕捉；另外，超
声波传感器有一定的惯性，发送结束后还留有一定的
余振，这种余振经换能器同样产生电压信号，扰乱了
系统捕捉返回信号的工作。因此，在余振未消失以前，
还不能启动系统进行回波接收。以上两个原因造成了
超声传感器具有测量一定的测量范围。此超声波最近
可以测量３７ｅｍ。
２．２ Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６５００系列超声波距离模块
可以检测，这样就可以抑制输出得干扰。当超声波信 号碰到障碍物时信号立刻返回，微处理器不停的扫描 ＩＮＴ０引脚。如果ＩＮＴ０接收的信号由高电平变为低电 平，此时表明信号已经返回，微处理器进人中断关闭 定时器。再把定时器中的数据经过换算就可以得出超 声波传感器与障碍物之间的距离。
图３超声波测距程序流程图
超声波测距的原理一般采用渡越时间法ＴＯＦ （ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物 返回所经历的时间。再乘以超声波的速度就得到二倍 的声源与障碍物之间的距离．即
Ｄ：—ｃ—ｔ ２
其中Ｄ为传感器与被测障碍物之间的距离．ｃ为 声波在介质中的传输速率。在空气中声波传波传输速
率为ｃ＝ｃｏ√ｉ了万互而／ｓ其中Ｔ为绝对温度，ＣＯ＝
Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ；ｓｅｎｓｏｒ；ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐ；ｏｂｓｔａｃｌｅ
安全避障是移动机器人研究的一个基本问题。障 碍物与机器人之间距离的获得是研究安全避障的前 提，超声波传感器以其信息处理简单、价格低廉、硬件 容易实现等优点，被广泛用作测距传感器。本超声波 测距系统选用了ＳｅｎｓＣｏｍｐ公司生产的Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６５００ 系列超声波距离模块和６００系列传感器，微处理器采 用了ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９Ｃ５１。本文对此超声波测距 系统进行了详细的分析与介绍。
ｖｏｉｄ ｓｅｔ＿ｐｉｄ（ｃｈａｒ木ｐｉｄ＿ｌｉｓｔ［］、 该函数用来设置设备仪表ＰＩＤ的相关参数，ＰＩＤ 由设备仪表来完成。由于用户接口涉及到各种具体设 备仪表，没有给出更为详细的说明。
６实例应用与小结
我们在一个中央空调系统上通过嵌入Ｗｅｂ服务 器，实现了远程控制。系统采用ＩＮＴＥＬ８０５１ＣＰＵ．网络 接口为ＲＥＬｌＥＡＫ８０１９ＡＳ。远程采集和控制的参数：温 度、湿度、风向、风速、时间、运行模式等，每一个参数 各有１０＂１５采集点及相应的控制点。系统中通过 ｇｅｔ＿ｓｔａｔｕｓ函数采集数据，通过ｓｅｔ＿ｓｔａｔｕｓ发布不同的 控制命令，在ＰＩＤ控制中用ｖｏｉｄ ｓｅｔ＿ｐｉｄ设置ＰＩＤ调节 参数，同时还针对中央空调系统的控制系统，设计了 Ｗｅｂ服务器与的中央空调控制部分的接口。在预置了 中央空调系统的ＷＥＢ页面和ＣＧＩ处理函数后．可以 通过浏览器对中央空调远程控制．其中的一个分机的 ＷＥＢ页面如图。
Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６５００系列超声波距离模块的硬件电路图
略可向作者索取：
’
ＴＬ８５ １是一个经济的数字１２步测距控制集成电
路。内部有一个４２０ＫＨｚ的陶瓷晶振，６５００系列超声
波距离模块开始工作时，在发送的前１６个周期，陶瓷
晶振被８．５分频，形成４９．４ＫＨｚ的超声波信号，然后通
过三极管Ｑ１和变压器Ｔ１输送至超声波传感器。发送
之后陶瓷晶振被４．５分频，以供单片机定时用。ＴＬ８５２
是专门为接收超声波而设计的芯片。因为返回的超声
波信号比较微弱，需要进行放大才能被单片机接收，
ＴＬ８５２主要提供了放大电路．当ＴＬ８５２接收到４个脉
冲信号时ຫໍສະໝຸດ Baidu就通过ＲＥＣ给ＴＬ８５１发送高电平表明超
声波已经接收。
２．３ ＡＴ８９Ｃ５１单片机
本系统采用ＡＴ８９Ｃ５ １来实现对Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６００系列
文章编号：１００８－０５７０（２００６）ｏｌ一１－０１２９－０２
传感器与仪器仪表
基于超声波传感器的测距系统设计
Ｔｈｅ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｒａｎｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｅｎｓｏｒ
ｄ晾交通大学）赵广涛程荫杭
Ｚｈａｏ，Ｇｕａｎｇｔａｏ Ｃｈｅｎｇ，Ｙｉｎｈａｎｇ
作者简介：张曦煌，男，１９６２一，汉族，副教授，籍贯：湖 南；研究方向：嵌入式系统，图像与图形。ｅｍａｉｈ
ｚｘｈｌ６３ｃｏｍ＠１６３．ｃｏｍ．
用户来完成的，Ｗｅｂ服务器的提供者只需要提供有关
ＨＴｒＰ协议的部分。在此用伪代码描述出整体的工作 流程：
ｓｔｒｕｃｔ ｃｇｉ＿ｔａｂｌｅ｛ 静态文件名；
ｈｔｍｌ…木／
产如Ｆｉｌｅ一１．ｈｔｍｌ、Ｆｉｌｅ一２．
数组指针； ＣＧＩ文件名；
／木Ｐａｇｅ一１、Ｐａｇｅ一２…木／ 产ａ．ｅｘｅ、ｂ．ｅｘｅ…术／
３３ １．４ｍ／ｓ。在测距精度不是很高的情况下．一般认为ｃ 为常数３４０ｍ／ｓ。
２硬件电路设计
我们设计的超声波测距系统由Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６００系列 传感器、Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６５００系列超声波距离模块和 ＡＴ８９Ｃ５ １单片机构成。
２．１ Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６００系列传感器 此超声波传感器是集发送与接收一体的一种传 感器。传感器里面有一个圆形的薄片，薄片的材料是 塑料，在其正面涂了一层金属薄膜，在其背面有一个 铝制的后板。薄片和后板构成了一个电容器。当给薄 片加上频率为４９．４ｋＨｚ、电压为３００ＶＡＣ ｐｋ—ｐｋ的方波 电压时，薄片以同样的频率震动，从而产生频率为 ４９．４ｋＨｚ的超声波。当接收回波时，Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６５００内有 一个调谐电路，使得只有频率接近４９．４ｋＨｚ的信号才 能被接收，而其它频率的信号则被过滤。 Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６００超声传感器发送的超声波具有角度 为３０度的波束角，如图１所示：
ＣＧＩ处理函数产ｃｇｉ－ｐｒｏｌ、ｃｇｉ－ｐｒ０２…术／ ｝ｍｕｌｔｉ—ｃｇｉ＿ｔａｂｌｅ［］； 由此可以方便地建立相应的对照表：定义被请求 文件名一数组指针对照表和定义被请求ＣＧＩ的ＵＲＩ和
ＣＧＩ函数的对照表。依据对照表可以通过查表的方式
对不同的ＣＧＩ请求调用相应的ＣＧＩ处理函数。
５用户接口
这里的用户指的是使用该Ｗｅｂ服务器进行具体 设备仪表控制程序开发的人员，由于已把ＣＧＩ部分放 人了服务器，所以提供下列函数作为接口，经过一起 编译并固化到单片系统后成为控制各种具体设备仪 表的嵌入式Ｗｅｂ服务器：
１超声波传感器及其测距原理
超声波是指频率高于２０ＫＨｚ的机械波。为了以超 声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。 完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为 超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器 和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收 声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原 理将电能和超声波相互转化。即在发射超声波的时 候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候， 则将超声振动转换成电信号。
传感器和Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６５００系列超声波距离模块的控制。
单片机通过Ｐ１．０引脚经反相器来控制超声波的发送，
然后单片机不停的检测ＩＮＴ０引脚，当ＩＮＴＯ引脚的电
平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计
数器所计的数据就是超声波所经历的时间．通过换算
就可以得到传感器与障碍物之间的距离。超声波测 距的硬件示意图如图２所示：
４实验数据处理 由于受环境温度、湿度的影响，超声传感器的测 量值与实际值总有一些偏差．表１列出了本超声测距 系统测量值与对应的实际值：
表１超声测距系统测量值与实际值单位：ｃｍ
『实际值 ４５ ６０ ７５ １００ １２５ １５０ １７５ ２００ Ｉ测量值 ５５．５ ６６．９ ８３．１ １ｃｒ７．２ １３１．５ １５７．３ １８２４ ２咂４
摘要：为了机器人能够安全的避障，我们利用ＳｅｎｓＣｏｍｐ公司生产的Ｐｏｌａｒｏｉｄ６５００系列超声波距离模块、６００系列传感器和 ＡＴ８９Ｃ５１单片机一起构成了超声波测距系统。本文介绍了该超声波测距系统的硬件设计、软件流程。并对实验结果进行了分
析。
关键词：超声波；传感器；单片机；障碍物
中图分类号：ＴＰ２１２
文献标识码．Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｏｂｏｔ Ｓ ｓａｆｅ ｏｂｓｔａｃｌｅ ａｖｏｉｄａｎｃｅ，ｗｅ ｍａｋｅ ｕｓｅ ｏｆ ６５００ ｓｅｒｉｅｓ ｓｏｎａｒ ｒａｎｇｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ、６００ ｓｅｒｉｅｓ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｇｒａｄｅ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ ａｎｄ ＡＴ８９Ｃ５１ ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅ ｕｐ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ｍｅｓｓｕ．ｒｅ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ，ａｎｄ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｓｅ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．
ｖｏｉｄ ｇｅｔ—ｓｔａｔｕｓ（ｃｈａｒ冰ｓｔａｔ—ｌｉｓｔ［［） 用来获取设备仪表当前状态，由用户根据具体设 备仪表来完成。可以把获取到的各个控制选项值转换 为字符型按固定顺序放人数组ｓｔａｔ—ｌｉｓｔ［［。 ｖｏｉｄ ｓｅｔ＿ｓｔａｔｕｓ（ｃｈａｒ术ｓｔａｔ＿ｌｉｓｔ［］） 从ｓｔａｔ＿ｌｉｓｔ［］中取传来的新参数设置控制设备仪表 中相应选项来控制设备仪表的运行。
从表中的数据可以看出，测量值总是比实际值大 出大约７ｃｍ，经过分析原因主要有三个方面：第一方 面，超声波传感器测得的数据受环境温度的影响：第 二方面，指令运行需占用一定的时间而使得测量的数 据偏大；第三方面，为了防止其他信号的干扰，单片机 开始计数时，驱动电路发送１６个脉冲串。对于单个回 声的方式，当驱动电路接收到碰到障碍物返回的第四 个脉冲时就停止计数，所以最终测得的时间比实际距 离所对应的时间多出四个脉冲发送的时间。为了减小 测量值与实际值的偏差，我们采用最小二乘法［４～５］对 表１的数据进行修正。经过拟合，我们得到下面的方 程：
ｙ＝１．０１４５ｘ一９．３３５４（其中：Ｙ为实际值，Ｘ为测量值） 修正后本超声波测距系统测量值与实际值的对 应关系如表２所示：
表２修正后超声测距系统测量值与实际值单位：ｅｍ
从修正后的数据我们可以看出，系统（见１４９页）
一１３０—３６０｜７Ｌ／年邮局订阅号：８２．９４６
万方数据
传感器与仪器仪表
使用的目的。 这种工作模式的主函数和具体控制函数都是由
本文通过实例表明。嵌入式Ｗｅｂ服务器运用于设 备仪表中可以方便设备仪表与ＩＮＴＥＲＮＥＴ的联接，采 用Ｈ１Ｔ１１Ｐ协议，遵守ＣＧＩ标准，符合Ｗｅｂ基本原理，普 通浏览器可正常浏览。
参考文献 【ｌＦｅｒｒｙ Ｈ．Ｅｓｓ，Ｔ．Ｈ．Ｅ．Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ＬＬＣ，Ｇｒｅｅｒ，ＳＣ，”Ａｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ ＳｏｕｔｈｅａｓｔＣｏｎ ２００２ 【２］刘喜龙，石中锁．基于Ｈ２６４的嵌入式视频服务器的设计［Ｊ］．微计算机 信息．２００５，１：１３３—１３５ ［３］Ｒｉｉｈｉｊａｒｖｉ Ｊ，Ｍａｈｏｎｅｎ Ｐ，Ｓａａｒａｎｅｎ Ｍ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ｆｏｒ ｓｍａｌｌ ａｐｐｌｉａｎｃｅ；Ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｅｒ．叨ＩＥＥＥ Ｃｏｍｉｎ，２００１．３９（１０ｌｌ：７４－７９
Ｊ反相器Ｌ 蝴
６５００系列 一超声传感器
距离模块
ｌ反相器Ｌ ＢＣＨＯ
图２超声波测距的硬件示意图
３系统软件设计
系统程序流程图如图３所示： 工作时，微处理器ＡＴ８９Ｃ５１先把Ｐ１．０置０。启动 超声波传感器发射超声波，同时启动内部定时器Ｔｏ 开始计时。由于我们采用的超声波传感器是收发一体 的，所以在发送完１６个脉冲后超声波传感器还有余 震，为了从返回信号识别消除超声波传感器的发送信 号，要检测返回信号必须在启动发射信号后２．３８ｍｓ才
３０‘７７Ｏ 、■＼３０
一一 图１波束角
超声波传感器既可以作为发射器又可以作为接
万方数据
＠愀潮邮局订㈣８２铷３６０元．，／＿１２９—
传感器与仪器仪表
中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００６年第２２卷第１－１期
收器，传感器用一段时间发射一串超声波束，只有待 发送结束后才能启动接收，设发送波束的时间为（，则
在（时间内从物体反射回的信号就无法捕捉；另外，超
声波传感器有一定的惯性，发送结束后还留有一定的
余振，这种余振经换能器同样产生电压信号，扰乱了
系统捕捉返回信号的工作。因此，在余振未消失以前，
还不能启动系统进行回波接收。以上两个原因造成了
超声传感器具有测量一定的测量范围。此超声波最近
可以测量３７ｅｍ。
２．２ Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６５００系列超声波距离模块
可以检测，这样就可以抑制输出得干扰。当超声波信 号碰到障碍物时信号立刻返回，微处理器不停的扫描 ＩＮＴ０引脚。如果ＩＮＴ０接收的信号由高电平变为低电 平，此时表明信号已经返回，微处理器进人中断关闭 定时器。再把定时器中的数据经过换算就可以得出超 声波传感器与障碍物之间的距离。
图３超声波测距程序流程图
超声波测距的原理一般采用渡越时间法ＴＯＦ （ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物 返回所经历的时间。再乘以超声波的速度就得到二倍 的声源与障碍物之间的距离．即
Ｄ：—ｃ—ｔ ２
其中Ｄ为传感器与被测障碍物之间的距离．ｃ为 声波在介质中的传输速率。在空气中声波传波传输速
率为ｃ＝ｃｏ√ｉ了万互而／ｓ其中Ｔ为绝对温度，ＣＯ＝
Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ；ｓｅｎｓｏｒ；ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐ；ｏｂｓｔａｃｌｅ
安全避障是移动机器人研究的一个基本问题。障 碍物与机器人之间距离的获得是研究安全避障的前 提，超声波传感器以其信息处理简单、价格低廉、硬件 容易实现等优点，被广泛用作测距传感器。本超声波 测距系统选用了ＳｅｎｓＣｏｍｐ公司生产的Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６５００ 系列超声波距离模块和６００系列传感器，微处理器采 用了ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９Ｃ５１。本文对此超声波测距 系统进行了详细的分析与介绍。
ｖｏｉｄ ｓｅｔ＿ｐｉｄ（ｃｈａｒ木ｐｉｄ＿ｌｉｓｔ［］、 该函数用来设置设备仪表ＰＩＤ的相关参数，ＰＩＤ 由设备仪表来完成。由于用户接口涉及到各种具体设 备仪表，没有给出更为详细的说明。
６实例应用与小结
我们在一个中央空调系统上通过嵌入Ｗｅｂ服务 器，实现了远程控制。系统采用ＩＮＴＥＬ８０５１ＣＰＵ．网络 接口为ＲＥＬｌＥＡＫ８０１９ＡＳ。远程采集和控制的参数：温 度、湿度、风向、风速、时间、运行模式等，每一个参数 各有１０＂１５采集点及相应的控制点。系统中通过 ｇｅｔ＿ｓｔａｔｕｓ函数采集数据，通过ｓｅｔ＿ｓｔａｔｕｓ发布不同的 控制命令，在ＰＩＤ控制中用ｖｏｉｄ ｓｅｔ＿ｐｉｄ设置ＰＩＤ调节 参数，同时还针对中央空调系统的控制系统，设计了 Ｗｅｂ服务器与的中央空调控制部分的接口。在预置了 中央空调系统的ＷＥＢ页面和ＣＧＩ处理函数后．可以 通过浏览器对中央空调远程控制．其中的一个分机的 ＷＥＢ页面如图。
Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６５００系列超声波距离模块的硬件电路图
略可向作者索取：
’
ＴＬ８５ １是一个经济的数字１２步测距控制集成电
路。内部有一个４２０ＫＨｚ的陶瓷晶振，６５００系列超声
波距离模块开始工作时，在发送的前１６个周期，陶瓷
晶振被８．５分频，形成４９．４ＫＨｚ的超声波信号，然后通
过三极管Ｑ１和变压器Ｔ１输送至超声波传感器。发送
之后陶瓷晶振被４．５分频，以供单片机定时用。ＴＬ８５２
是专门为接收超声波而设计的芯片。因为返回的超声
波信号比较微弱，需要进行放大才能被单片机接收，
ＴＬ８５２主要提供了放大电路．当ＴＬ８５２接收到４个脉
冲信号时ຫໍສະໝຸດ Baidu就通过ＲＥＣ给ＴＬ８５１发送高电平表明超
声波已经接收。
２．３ ＡＴ８９Ｃ５１单片机
本系统采用ＡＴ８９Ｃ５ １来实现对Ｐｏｌａｒｏｉｄ ６００系列
文章编号：１００８－０５７０（２００６）ｏｌ一１－０１２９－０２
传感器与仪器仪表
基于超声波传感器的测距系统设计
Ｔｈｅ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｒａｎｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｅｎｓｏｒ
ｄ晾交通大学）赵广涛程荫杭
Ｚｈａｏ，Ｇｕａｎｇｔａｏ Ｃｈｅｎｇ，Ｙｉｎｈａｎｇ
作者简介：张曦煌，男，１９６２一，汉族，副教授，籍贯：湖 南；研究方向：嵌入式系统，图像与图形。ｅｍａｉｈ
ｚｘｈｌ６３ｃｏｍ＠１６３．ｃｏｍ．
用户来完成的，Ｗｅｂ服务器的提供者只需要提供有关
ＨＴｒＰ协议的部分。在此用伪代码描述出整体的工作 流程：
ｓｔｒｕｃｔ ｃｇｉ＿ｔａｂｌｅ｛ 静态文件名；
ｈｔｍｌ…木／
产如Ｆｉｌｅ一１．ｈｔｍｌ、Ｆｉｌｅ一２．
数组指针； ＣＧＩ文件名；
／木Ｐａｇｅ一１、Ｐａｇｅ一２…木／ 产ａ．ｅｘｅ、ｂ．ｅｘｅ…术／