基于51单片机的超声波测距系统的设计
最大测试距离将取决于：两次脉冲群发送之间的最小时间间隔和脉冲的能量。一般来说，发射端脉冲个数越多，能量越大，所能测量的距离也越远。但也不是无限制的，本方案是读取定时器TO的计数值，最大能测试的距离是TO尚未溢出时检测到超声波回波信号，故在温度20℃下，最大测试距离为。在一些周期性发射超声波设备中，如果要测试的最大距离是10 m，则两次脉冲群之间的最小时间为。
由于采用12 MHz的晶振，机器周期为1μs，当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器TO中的数值按式(1)计算，即可测得被测物与测距仪之间的距离，取20℃时的声速为344 m／s。则有：
其中，TO为计数器TO的计数值。
4 提高测量精度
4．1 温度补偿
由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，可认为声速基本不变。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。
可知，超声波在空气中的传播速度与温度T(单位：摄氏度)有如下近似关系：
其中，C0为0℃时的声波速度为331．45 m／s，T为实际温度(℃)。在常温下，温度每变化1摄氏度，超声波速度变化约为O．6 m／s，所以通过测温电路测量出当前温度，就可以计算出超声波在当前温度下的传输速度。
测温电路采用的主要元器件是美国Dallas半导体公司生产的单总线数字温度传感器DSl8B20，其具有精度高、智能化、体积小、线路简单等特点。
4．2 角度补偿
由于发射与反射之间存在一定的夹角2α，当α很小时，可直接按式(1)计算距离；当α较大时，则必须进行距离修正，其修正公式为：
在式(4)中，夹角α与超声波发射装置和接收装置的安装位置有关，在实际应用中应保持两换能器中心轴线尽量平行并相距2 cm～4 cm，在近距离测量时更要考虑角度补偿。若能够将超声接收电路屏蔽起来，则可提高抗干扰性能。根据测量范围可适当调整与接收换能器并接的滤波电容的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。
5 结论
为防止在测量过程中测距仪的抖动而引起的测量误差，一般情况下应测量几次取其平均值。由于系统的分辨率为1μs，系统引起的固定误差约为0．3mm，再加上本设计只考虑了温度补偿和角度补偿的影响，而没有考虑其他环境因素(如：气压、湿度……)的影响，所以在测量的时侯给测量结果带来了一定的误差。
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