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          基于51單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2011-12-05 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          此外,還有幾點(diǎn)需要說明的是:
          (1)定時(shí)器T1之所以是65 ms溢出是因?yàn)樗?6位定時(shí)/計(jì)數(shù)器(65 535)。在使用12MHz的晶振時(shí),由于周期T=1/f=1/[(12×106)/12]=1μs,則一個(gè)機(jī)器周期是1μs,計(jì)數(shù)器每65 ms計(jì)數(shù)器溢出。
          (2)本設(shè)計(jì)中40 kHz方波的產(chǎn)生采用軟件方式實(shí)現(xiàn):控制P1.0口輸出12μs的高電平,再輸出13μs的低電平,這樣得到一個(gè)周期的40 kHz的脈沖,再循環(huán)發(fā)送8次。
          (3)在CPU停止發(fā)送脈沖群后,由于電阻尼,換能器不能立即停止發(fā)送超聲波,在一段時(shí)間內(nèi)仍然會發(fā)送,故這段時(shí)間內(nèi)不可立即開啟INT0接收回波,要等待一段后以避免發(fā)送端的部分直射波未經(jīng)被測物就直接繞射到接收端,這段被稱為“虛假反射波”。從發(fā)射開始一直到“虛假反射波”結(jié)束這段時(shí)間,不開放INT0中斷申請,可有效躲避干擾,但也會造成測試的“盲區(qū)”。本次設(shè)為1 ms,假定溫度為20℃,則測量盲區(qū)為s=1×10-3×344/2≈17.2 cm。
          (4)最大測試距離將取決于:兩次脈沖群發(fā)送之間的最小時(shí)間間隔和脈沖的能量。一般來說,發(fā)射端脈沖個(gè)數(shù)越多,能量越大,所能測的距離也越遠(yuǎn)。但也不是無限制的,本次讀取定時(shí)器T0的計(jì)數(shù)值,最大能測試的距離是T0尚沒溢出,故在溫度20℃下,最大測試距離為s=vt/2=65 535×344/(2×106)=11.272 m。在一些周期性發(fā)射超聲波設(shè)備中,如果要測試的最大距離是10 m,則兩次脈沖群之間的最小時(shí)間為t=2×s/v=2×10/344≈60:ms 。


          5 結(jié)束語
          為了驗(yàn)證系統(tǒng)的測量精度,在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了實(shí)地測量。利用本系統(tǒng)對20~1 000 cm范圍進(jìn)行了多次測試,經(jīng)補(bǔ)償后最大誤差達(dá)2 cm,線性度、穩(wěn)定性和重復(fù)性都比較好。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、實(shí)時(shí)LCD顯示和報(bào)警、帶溫度補(bǔ)償、抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的誤差主要來自于發(fā)射探頭發(fā)出的超聲波是呈喇叭狀擴(kuò)散傳播、被測物的表面不光滑且不一定垂直于兩探頭的軸線而導(dǎo)致所反射回來的波也許是從不同點(diǎn)獲得,此外電子元器件自身的時(shí)延、干擾等也造成一定影響??梢愿鶕?jù)具體場合,選擇合適功率的探頭,以及調(diào)整程序中脈沖的頻率、寬度和個(gè)數(shù)等提高精度或測量距離,擴(kuò)大系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

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