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1、郭海燕摘要l本文介绍了利用PIC单片机控制超声波传感器实现距离测量的方法。系统由PIC16F73单片机、超声波发射电路、超声波接收放大电路、温度补偿电路及显示电路组成。超声波测距仪具有高集成度、响应速度快，测量准确度高、性能价格比高等特点。超声波l超声波是一种振动频率高于声波的机械波，它具有波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪、测厚仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声波测距仪l超声波测距仪是利用超声波的反射现象，通过发射和接收的时间差来计算物体的距离。超声波测距

2、仪应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，超声波测量时与被测物体无直接接触，因此得到了广泛的应用。近几年来，超声波测距仪在汽车行业的应用越来越重要了。实现功能l本设计实现的功能是利用超声波传感器实现距离的测量，经过实验，稳定测量的距离能达到4M，测量的精度小于2CM，电路中还利用温敏电阻实现了温度补偿的功能。系统总框架图 l电路原理图PIC16F73单片机lPIC系列单片机运算速度快、功耗低、驱动能力强，且它的指令系统采用精简指令RISC技术，故采用PIC单片机编程较为简单。在本设计中温度补偿模块用到AD采集，且系统软件中要用单片机的CCP捕捉模块来捕捉脉冲检测频率，所以我们选

3、用PIC16F73单片机。PIC16F73单片机lPIC16F73内置了三个定时器/计数器TMR0、TMR1和TMR2。lPIC16F73配有2个捕捉/比较/脉宽调制CCP模块CCP1和CCP2。lPIC16F73内部还集成了一个8位的AD转换器。超声波发射模块 超声波接收模块 温度补偿模块 软件设计实现的功能 l控制输出40KHz的方波 lAD采集查表温度值和相应的超声波声速 l响应回波并检测频率滤除干扰脉冲 l计数发射至接收的时间差 l显示检测距离 中断子程序流程图CCP模块lPIC16F73配有2个捕捉/比较/脉宽调制CCP模块CCP1和CCP2。PIC单片机的输入捕捉模块,就是对外部接

4、口引脚CCP上输入的脉冲信号上升沿或下降沿进行实时捕捉检测。本设计中就是利用CCP的捕捉功能来判断是否接收到回波。本设计中是利用前后两次CCP中断之间的时间差来检测信号的频率。盲区l一般压电式的超声波换能器都会存在余波的干扰，发射头和接收头间要有5cm的距离；而在发射头发射超声波后的3ms内，接收头会一直接收到发射头传过来的非反射波，这是干扰波，因此在软件处理的时候，送出10个40KHz的方波后要等待一段时间，以避免此类的干扰导致测量的误差。因此当测试距离太近时单片机系统已不能处理迅速返回的反射波信号,即所说的测试盲区。测试结果l本系统最大测量范围为4m，最大测距误差在2cm左右，测距的盲区为25cm。误差分析l超声波波束对探测目标的入射角的影响 l超声波回波声强与待测距离的远近有直接关系，所以实际测量时，不一定是第一个回波的过零点触发l传感器的反应速度；对回波信号处理需要时间 l超声波传播速度对测距的影响 结束语 l本系统利用超声波传感器实现无接触式空气测距，并充分考虑到测量环境温度对超声波传播速度的影响，通过温度补偿的方法对传递速度予以校正，因此具有较高的测量准确度、抗干扰能力强，反应速度快等特点，可适用于测深、测高以及车辆自动导航等领域，因此具有广阔的应用前景。演示完毕感谢郭海燕老师的指导和帮助