結合溫度補償的超聲波測距系統設計
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主程序首先是對系統環(huán)境初始化，設定時(shí)器0為計數，設定時(shí)器1定時(shí)。置位總中斷允許位EA。進(jìn)行主程序后，進(jìn)行定時(shí)測距判斷，當測距標志位c1=1，即進(jìn)行測量一次，程序設計中，超聲波測距頻度是2次／秒。測距間隔中，整個(gè)程序主要進(jìn)行循環(huán)顯示測量結果。當調用超聲波測距子程序后，首先由單片機產(chǎn)生6～8個(gè)頻率為38．46kHz超聲波脈沖，加載至超聲波發(fā)送頭上。超聲波頭發(fā)送完超聲波后，立即啟動(dòng)內部計時(shí)器T0進(jìn)行計時(shí)，為了避免超聲波從發(fā)射頭直接傳送到接收頭引起的直射波觸發(fā)，這時(shí)，單片機需要延時(shí)約1．5～2ms時(shí)間(這也就是超聲波測距儀會(huì )有一個(gè)最小可測距離的原因，稱(chēng)之為盲區值)后，才啟動(dòng)對單片機P3．7腳的電平判斷程序。當檢測到P3．7腳的電平由高轉為低電平時(shí)，立即停止T0計時(shí)。
當停止計時(shí)時(shí)，立刻啟動(dòng)測溫程序，通過(guò)對溫度的讀取，算得此時(shí)聲速。由于采用單片機采用的是12MHz的晶振，計時(shí)器每計一個(gè)數就是1μs，當超聲波測距子程序檢測到接收成功的標志位后，將計數器T0中的數(即超聲波來(lái)回所用的時(shí)間)計算，即可得被測物體與測距儀之間的距離。測出距離后結果將以十進(jìn)制BCD碼方式送往LED顯示約0．5s，然后再發(fā)超聲波脈沖重復測量過(guò)程。我們知道，溫度對聲速的影響是很大的，因而應該先測量溫度，再計算出此溫度下的聲速。
4 調試及數據分析
系統組裝調試時(shí)先焊接各個(gè)模塊，再進(jìn)行模塊的單獨測試，原件安裝完畢后，將寫(xiě)好程序的AT89C2051機裝到測距板上，通電后將測距板的超聲波頭對著(zhù)墻面往復移動(dòng)，觀(guān)察數碼管在測量范圍內能否正常顯示。超聲波發(fā)送功率較大時(shí)，測量距離遠，則相應的下限值(盲區)應設置為較高值。
系統測距實(shí)驗時(shí)在不同的實(shí)測溫度下，整個(gè)系統在11個(gè)特定的距離都測量7次，共計77次測量。每組7個(gè)數據，去掉一個(gè)最大值和最小值，再求其平均值，用來(lái)作為最終的測量數據。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/170604.htm
由圖4可見(jiàn)，不同的實(shí)測溫度下，在30～300cm范圍內測量線(xiàn)和實(shí)際線(xiàn)幾乎完全重合，此時(shí)測量的精確度最高。所以本設計系統的可測距離為28～400cm，但是最佳測量距離為30～250cm。
5 結論
本設計完成的測距系統進(jìn)行了有效的溫度補償，測量精度可達0．01m，而且測量結果清晰穩定，響應時(shí)間短，0．5s刷新一次數據，測量的實(shí)時(shí)性和連續性好。本系統可在做細微調整、改進(jìn)后用于多個(gè)應用領(lǐng)域，比如簡(jiǎn)單的移動(dòng)機器人、汽車(chē)防碰撞等。
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