基于DSP超聲波測距系統的設計與研究

　　摘要：超聲波具有易于定向發(fā)射、反射性好、傳播速度遠小于光速而便于測距等特點(diǎn)，針對超聲波這些特點(diǎn)，本文設計了一種抗干擾性的超聲波測距系統。該超聲波測距系統以數字信號處理器(DSP)為核心，結合硬件電路和軟件設計方案，該電路可在2m有效范圍內測定距離并顯示。實(shí)驗結果表明;該超聲波測距系統具有實(shí)時(shí)性好、運行可靠、抗干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)，可以應用于智能避障、汽車(chē)交通等系統中，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

　　引言

　　本設計采用以TMSVC5509數字信號處理器(DSP)為核心的低成本、高精度、微型化數字顯示超聲波測距儀的硬件電路和軟件設計方法。整個(gè)電路采用模塊化設計，由主程序、中斷程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。各探頭的信號經(jīng)單片機綜合分析處理，實(shí)現超聲波測距儀的各種功能。

　　超聲波測距的原理

　　超聲波測距的基本工作原理是超聲波發(fā)射探頭在某一時(shí)刻發(fā)超聲波信號，當這個(gè)超聲波在空氣中傳播過(guò)程中遇到被測物體后反射回來(lái)，就會(huì )被超聲波接收探頭接收到。假設超聲波在空氣中傳播速度為v，從發(fā)射到接收的時(shí)間記錄為t，發(fā)射到障礙物的距離為H。

　　圖1中被測距離為H，兩探頭中心距離的一半用M 表示，超聲波單程所走過(guò)的距離用L 表示，由圖中關(guān)系可得：

　　H=Lcosθ (1)

　　θ=arctan(M/H) (2)

　　將式(2)代入式(1)得：

　　H =L cos[arctan(M/H)] (3)

　　在整個(gè)傳播過(guò)程中，超聲波所走過(guò)的距離為：

　　2L = vt (4)

　　式中：v為超聲波的傳播速度;t為傳播時(shí)間，即為超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間。將式(4)代入式(3)可得：