超声波测距十篇

超声波测距篇1

【关键词】超声测距 AT89C51

近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。随着机器人技术在其诞生后短短几十年中的迅猛发展，它的应用范围也逐步由工业生产走向人们的生活。机器人通过其感知系统察觉前方障碍物距离和周围环境来实现绕障、自动寻线、测距等功能。超声波测距相对其他测距技术而言成本低廉，测量精度较高，不受环境的限制，应用方便，将它与红外、灰度传感器等结合共同实现机器人寻线和绕障功能。超声波由于方向性强、衰减缓慢且在介质中传播的距离较远，因而经常用于距离的测量。主要应用于倒车雷达、测距仪、物位测量仪、移动机器人的研制、建筑施工工地以及一些工业现场等，例如：距离、液位、井深、管道长度、流速等场合。利用超声波检测往往响应速度快，且计算方便、易于实时控制，测量精度也能达到工业现场的要求，因此在现代控制和工业现场该方法得到广泛的应用。

1 超声波测距的原理

超声波是指频率高于20kHZ的机械波，其频率较高，波长很短，在一定距离内沿直线传播，具有优异的束射性与方向性。超声波测距正是利用此特性，首先测出超声波从发射到遇到障碍物反射回来所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。测距的数学公式表示为：

S=C×T

式中S为测量的距离；C为超声波在介质中的传播速度；T为超声波传播的时间（T为发射到接收时间数值的1/2）。

2 误差分析

由超声波测距公式S=C×T，可知测距的误差又两个因素，其一为超声波的传播速度误差，其二为测量距离传播的时间误差。

2.1 时间误差

如果要求测距误差小于1mm，假设已知超声波速度C=340m/s （20℃室温），忽略声速的传播误差。时间误差?t≤0.001/340≈0.000029s，即2.9μs。

忽略超声波传播速度误差的前提下，时间误差精度只要达到微秒级，就能达到测距误差小于1mm的要求。实际测量中用12MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能可靠的计数到1μs的精度，即满足设计要求。

2.2 超声波传播速度误差

超声波的传播速度与空气的密度相关，空气的密度高则传播速度就快，而空气的密度与温度有着密切的联系。根据实际测量经验，超声波速度与温度关系如下：

C≈C0

公式中：T为空气的绝对温度。

C0为零摄氏度时的声波传播速度332m/s； 超声波测距过程中就必须把超声波传播的环境温度考虑进去，例如当温度0℃时超声波速度是332m/s， 30℃时是350m/s。

3 系统硬件设计

单片机控制发出超声波，不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差ΔT，然后求出距离S=C.ΔT/2，式中的C为超声波波速。

首先我们知道AT89C51系列单片机内部是有2个16位定时器/计数器的，那么我们就用这个计时器进行计时。并且该系列单片机内部有一个寄存器，我们可以将从计时器获得数据进行处理并寄存在单片机的寄存器中，利用单片机软件编程与预存的超声波传播速度相乘，得出测量距离通过显示电路将数据显示出来。超声波测距系统结构图如图1所示。

单片机发出40kHZ的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用比较电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为ΔT，等到把数据送到单片机后使用软件对超声波的传播速度进行调整，使测量精度能够达到要求。再由软件进行判别、计算，得出距离数并送LED显示。用复位电路重置系统后可进行下一次测试。

4 系统软件设计

软件采用模块化设计方法，由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断子程序、温度测量子程序、距离计算子程序、显示子程序、键盘扫描处理程序等模块组成。

5 结论

该系统整体电路的控制核心为单片机AT89C51。超声波发射和接收电路中都对相应信号进行整形及放大，以保证测量结果尽可能精确。超声波探头接口实现超声波的发射和接收。等到把数据送到单片机后使用软件对超声波的传播速度进行调整。整体结构包括超声波发射电路、超声波接收电路、放大电路、比较电路、震荡电路、单片机电路、键盘输入电路、电源电路、复位电路、显示电路等几部分模块组成。经过设计调试该系统能够满足一般近距离测距的要求，且成本较低、有良好的性价比。当今汽车普及到千家万户，倒车雷达的需求不可谓不大，而本设计方法可以广泛的应用于倒车雷达的测距中，所以其经济效益非常可观。

限制该系统的最大可测距离存在4个因素：超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。为了增加所测量的覆盖范围、减小测量误差，可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射/接收的设计方法。

超声波测距篇2

摘要本文设计了一个以单片机为主控制器、蜂鸣器作为报警模块、温度传感器为测距补偿模块的超声波测距系统。单片机通过对超声波发出和返回的时间，并考量温度对超声波速度的影响，计算并显示障碍物距系统的距离，当小于预设安全阈值时发出近距离报警提示。

关键词单片机；超声波测距；温度补偿；报警

超声波测距应用广泛，如用于车辆中，可以一定程度的避免新手对车距把握不准确的问题，和倒车中减少车辆的刮擦事故，倒车过程中存在视觉盲区导致驾驶员无法观察到盲区的路面状况，且与车辆后方障碍物的距离无法准确判断，仅依照经验判断距离不能避免事故的发生。基于此，鉴于超声波指向性好，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常被用于距离的测量。超声波是一种频率在20KHz以上的声波，作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性：反射、折射、干涉、衍射和散射，与物理联系紧密，应用灵活。利用超声波测距往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制。司机在需要时可启动该装置，单片机控制分散在车后的超声波发射器发射超声波，当遇到障碍物后会产生反射回的超声波，被超声波探测器吸收，通过单片机计算后，在数码管上显示出车与障碍物的距离，当距离小于安全距离时，控制蜂鸣器发出报警，从而减少刮擦、碰撞事故的发生。

由于激光测距方式适应恶劣天气的能力较差且容易受到雨、雪、雾等环境因素的影响，而本设计中的装置要求能适应通常天气状况，同时为了实用，尽可能降低成本，因此选择超声波测距方式。单片机控制超声波发射器发射出超声波，同时计时器启动计时，超声波在空气中传播，当遇到障碍物发生反射，反射回波被超声波接收器接收到时，令计时器停止计时，所计时间为t，己知超声波在空气中的传播速度为340m/s，由式：s=340xt/2，可测得系统与障碍物距离，单位为m。超声波因其在不同温度下传播速度有差别，考虑温度变化对超声波传播速度产生的的影响（表1），需要在测距时对超声波传播速度进行修正，从而减小温度对测量带来的误差。超声波在空气中传播速度与温度的关系式：V=331.4+0.607T，其中，为温度，单位为℃，V为超声波在空气中的传播速度，单位为m/s。

为提高系统在测量时的精度，采用单总线数字温度传感器DS18820，根据温度值范围选取表1中合适的声速值进行测距计算，但由于温度参量是模拟变化的，并且温度值常常有非整数的情况，因此，求超声波的传播速度还是需要进行温度补偿计算，才能得到一个相对精确的距离值。修正后的测量距离：s=（331.4+0.607T）xt/2，单位为m。由于DS18820具有体积小、使用方便、精度高等特点，将它作为修正声速的温度补偿传感器。超声波测距模块采用HC-SR04超声波模块，该模块可提供2cm～400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达3mm，对于一般的车辆倒车与交通拥堵时车距的测量，此精度是满足需求的。单片机为Trig引脚提供10μs以上的脉冲触发信号，超声波传感器内部将发出8个40KHz周期电平，同时自动检测回波，一旦检测到有回波信号则输出Echo信号，Echo信号脉冲宽度与所测距离成正比。利用单片机定时器计得发射信号到回波信号的时间，可计算出距离s值。为了防止超声波传感器自身的发射信号和回响信号互相影响，测量周期至少60ms以上。测距时，被测物体面积不少于0.5O且平面尽量要求平整，这样测量结果将更精确，这是由于传感器外形上发射信号端和接收回响信号端距离较近，且测量夹角为15°，这样对于被测物体面积将有要求，若面积过小，则测量的灵敏度将下降，即需要缩短与被测物间的距离，并且被测物表面若不是平面，比如转弯处或有一定圆度/角度处，则会影响接收器的接收，可安放多个超声波传感器于特定位置，通过算法取其最优值，提高测量准确度。排除冬季车库的室内外温度差对声速的影响，一般情况下在温度起伏不大的情况，可以考虑略过重复读温度值的这一流程，系统可以在此进行进一步的改进，以提高系统测距反应时间。

超声波测距篇3

关键词：单片机；超声波；测距；程序设计；数据存储

1 引言

随着社会的发展，人们对于距离的敏感度越来越高，生活上对距离的感知也越来越敏感，因此测距仪也受到了极大的欢迎。它主要有三类，一类是激光测距仪，是根据光电元件接收目标反射的激光束来计算出测距者到目标的距离。另一类是红外测距仪，利用红外线传播不扩散的原理进行测距，但方向性差。还有一类是超声波测距仪，但也有局限性，传播需要介质，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，碰到障碍物后就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波测距是一种非接触可直接检测技术，它对光线和被测对象的颜色等没有要求，与其它仪器相比更卫生，更耐高温、等恶劣环境，具有少维护、可靠性高、寿命长等优点。利用超声波检测往往比较快捷、性能稳定、能够实现实时检测等优点，所以它广泛的应用在全自动机器人，汽车倒车雷达等研制方面。

2 工作原理

超声波测距系统结构超声波测距的基本工作原理是：发射探头发出超声波，在介质中传播遇到障碍物反射后再通过介质返回到接收探头，测出超声波从发射到接收所需的时间，然后根据介质中的声速，就能算得从探头到障碍物的距离。

3 方案设计

本设计主要包括了硬件和软件设计两部分。按模块可划分为数据采集、按键控制、显示模块、电源电路和复位电路五个子模块。电路结构可划分为：超声波传感器和单片机控制电路。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。图1为系统整体框架图。图2为主程序流程示意图。

4 结论

本设计是一种基于单片机技术上的超声波智能测距报警系统。该系统通过以AT89C51单片机为处理系统核心，以超声波传感器为测量与物体之间距离的工具，它是一种被动式超声波探测器件，能够以非接触任何物体就测出与前方物体距离，并将此信号转换为电信号并且输出。该报测距报警系统的最大特点就是用户能够以最短的时间学会并且使用，了解其功能，简单适用；而且安装方便、智能相对性高、误报率低。

参考文献

[1] 张友德. 单片微型机原理、应用与实验[M].上海： 复旦大学出版社， 2005.

[2]李珍， 付植桐著.单片机原理与应用技术[M].北京： 清华大学出版社， 2008.

[3]胡长胜. 单片机实用技术教程[M].北京： 北京师范大学出版社， 2003.

[4]谭浩强. C语言程序设计[M].北京： 清华大学出版社， 2005.

超声波测距篇4

关键词：单片机；超声波测距；电磁铁

Automobile electromagnet collision avoidance system based on ultrasonic distance measurer

Tong Guodong, Xu Hua, Liu Tiesheng, Yao Susu

Yancheng teachers university, Yancheng, 224002, China

Abstract: An automobile collision avoid system is proposed in this paper. On the one hand, the sound alarm unit in this system can give a warn signal to the driver to make the car slow down if distance of adjacent car is too near; on the other hand, the electromagnet is used to reduce the speed of the car. Thus, the automobile collision may be avoided effectively by the useage of the proposed system. When the power of the system is on, it firstly calculate the distance of adjacent cars via ultrasonic distance measurer. Then sound alarm unit will be triggered by the MCU to warn the driver slow down his car if the measured distance is smaller than the predetermined value. At the same time, the electromagnet unit is activated.

Key words: MCU; ultrasonic distance measurer; electromagnet

随着汽车拥有量的不断增加，安全驾驶越来越成为大家关注的焦点，特别是在天气情况较差或司机处于相对疲劳状态时，汽车防撞系统(Collision Avoidance System, CAS)的设计和需求就显得更为重要和迫切[1]。目前的汽车防撞系统主要基于激光测距、红外测距以及采用无线收发模块等[2-4]，较新的方案还包括基于UWB技术的无线防撞系统[5]。已有的这些方案主要是根据系统测定的结果，通过语音提示司机人为减速来达到安全驾驶的目的；但是高速行驶中的汽车有着很大的惯性，刹车距离较长，完全依靠司机的临时减速，特别是司机疲劳或者没有集中注意力时，往往很难达到好的安全驾驶效果。

我们设计了一种能够自动辅助减速的防撞装置，使得汽车能够自主提前减速，达到安全驾驶的目的。该设计以STC89C52单片机为主控单元，利用超声波测距，在汽车与其他汽车的距离小于事先设定的安全距离时，启动语音报警装置，提醒司机减速，并同时启动电磁铁减速单元。该装置成本低廉，设计简单，汽车如果能够配备该装置，则可以在行驶过程中达到汽车自主辅助减速的目的。

1 系统工作原理

1.1 方案框图

汽车电磁防撞装置的具体框图如图1所示，该装置由超声波测距单元、单片机控制单元、语音报警单元以及电磁铁减速单元和复位电路等部分组成。需要说明的是，该装置需要在车前和车后都安装，以起到较为全面的安全防撞作用。

图1 汽车电磁防撞装置框图

汽车在行进过程中，车前和车后防撞装置中的超声波测距单元都处于工作状态，当检测到自身与其他汽车的距离小于安全距离时，系统将发送信息给主控单片机单元，单片机将发送相应指令给语音报警单元提示司机采取相应措施，同时汽车中的电磁铁减速单元也会收到单片机的启动指令，两辆汽车的电磁铁减速单元就会迅速启动，电磁铁减速单元可以都设置为同名N极，由于同性磁极的相互排斥作用，使得汽车能够达到自主减速的目的，有效避免了汽车相撞的发生。如果未达到设定距离，则电磁铁单元不会开启，汽车处于正常行驶状态，当然此时的超声波测距单元仍然处于监测状态。

1.2 系统工作模式

汽车防撞主要为正面防撞和追尾防撞两类方式，每一类方式中除了在同一车道上的相撞之外，还有可能存在与其他车道上的车辆的左侧相撞或右侧相撞，具体的示意图如图2所示。

a 正面防撞示意图

b 追尾防撞示意图

图2

图2(a)所示为A车和B车在相向行驶时的示意图，两车车头安装的防撞装置中的超声波测距单元不断监测距离，当检测到两车车头之间的距离达到事先设定的安全距离时，启动各自车头防撞装置中的减速单元，如图2所示，都作为N极出现，则两车间产生排斥力，达到自主减速的目的，起到防止正面相撞的效果。

图2(b)中A车和B车同向行驶，存在追尾的风险，同理，当B车的车速相对较快，B车车头和A车车尾防撞装置中测距单元检测到两车之间的距离小于事先设定的安全距离时，各自向主控单片机发出信息，主控单片机分别下达启动电磁减速单元的指令，使得B车车头和A车车尾防撞装置中的电磁减速单元开始工作，将B车车头和A车车尾装置中的磁极均设为N极，因此产生了排斥力，使得两车有效避免了追尾相撞的事故。

在超声波测距单元电路中，发射和接收超声波的超声传感器，在距离监测中起着关键的作用，传感器在发射超声波时，能量呈扇形分布，但是并不是均匀分布的，一般以传感器的中轴线方向为最强，而向两边逐渐减弱，当发射能量减小到一半左右时，此时的方向与中轴线的夹角称为“波束角”，波束角是超声波传感器探测范围的主要参数，一般在30°左右。因此除了图2(a)和(b)的两种情况外，传感器还可以探测到相邻车道中的汽车，起到左侧防撞和右侧防撞的效果。

通过超声波测距单元电路，利用回波时间计算出相邻汽车之间的距离，进而结合主控单片机，与事先设定的安全距离比较后，如果得出距离过近的结果，单片机启动语音电路和电磁减速单元电路，一方面提醒司机减速，另一方面利用同极磁体的排斥力进行自主减速，最大限度起到正面防撞以及追尾防撞的效果。

2 系统硬件电路

2.1 主控单片机电路

系统中采用了低电压、高性能的STC89C52单片机，它是STC89C51的增强型号，其中包含了可反复擦写的8 kB的程序存储器和12 B的RAM，器件采用高密度、非易失性存储技术生产，可以完全兼容标准的MCS-51系统。

STC89C52单片机的工作电压为5 V，最高的工作频率为24 MHz，有40个引脚，其中包含32个双向的I/O端口，2个全双工通信口，2个读写口线以及3个16位的可编程定时计数器。该单片机中可反复擦写的Flash存储器可以有效降低开发的成本，使得STC89C52单片机得到了广泛的使用。

2.2 语音报警单元电路

该部分采用ISD1420P语音芯片及电路实现语音报警提示功能，ISD1420P芯片内部包含片上时钟、麦克风前置放大器等，它采用模拟存储技术，能够提供20秒的录放时间，且断电不丢失，语音质量高。

电路主要由驻极体话筒和扬声器加少量电容电阻组成，实现语音信号的输入输出，并且用1个二极管作为录音指示灯，通过8根地址线和2根录放控制线与单片机相连。在录音模式中，单片机将27脚置低，并送出相应的地址，从而实现分段录音。录音时发光二极管D1被点亮，D1熄灭表示录音结束。在需要报警时，只需要由单片机P0口送出所需报警内容的存储地址，给24脚一个下降沿信号，即开始放音，通过更改地址即可播放不同的预录语音信号，如可以事先录下“注意本车道正面防撞”“注意本车道追尾防撞”“注意左侧车道追尾防撞”等多种可能的语音报警内容，供单片机在实际行驶过程中根据具体情况调用，语音芯片接口原理图如图3所示。

图3 语音芯片ISD1420P接口原理图

2.3 超声波测距单元电路

该单元电路以超声波的发射、接收单元为核心，发射探头发射超声波后，遇到障碍物返回，接收探头接收到相应的信号，经过放大、整形等处理后发送给单片机，单片机根据超声波的往返时间间隔以及传播速度计算得障碍物的距离[6]。

在本系统中采用了DYP-ME007 V2超声波测距模块，图4为其实物图。管脚1～5分别定义为：Vcc，Trig，Echo，Out，GND。

该模块包括了超声波发射单元、超声波接收单元和控制电路，以及温度补偿。该模块可以提供0.02～5 m的测距范围，当该模块收到一个触发信号后，发射单元将开始发射超声波信号，如果探测范围内有障碍物，则接收单元会收到返回的信号，利用发送信号和返回信号的时间差则可以计算得到障碍物的距离。

图4 DYP-ME007模块实物图

使用该模块时，需要占用单片机的两个I/O口，一个I/O口作为触发端，另一个I/O口作为回波PWM信号捕捉引脚。在开始写入程序时，先在Trig引脚给一个大约为10 ms的高电平触发信号，同时该模块的内部将发出8个40 kHz的周期脉冲并检测相应回波信号，同时读出环境温度，计算出真实的距离值，并将其变换成一个PWM的信号从Echo引脚输出。因此只需要读出PWM信号的高电平持续时间，由于该模块带有温度补偿，因此不管温度为多少，距离计算时只需要用340 m/s即可，如果没有收到回波信号，则模块的回响信号脚将输出约65 ms的电平，以防止发射信号的影响。

2.4 电磁铁模块

如图5所示为电磁铁的驱动原理图，电磁铁利用通电的铁心线圈吸引衔铁，当电源断开时，电磁铁的磁性随之消失。电磁铁主要由线圈、铁芯和衔铁组成。本装置采用U型电磁铁作为小车防撞的主要设备，它包含一个U型铁芯，两个线圈和衔铁，线圈面缠绕塑料带表示线圈的绕向，电磁铁做成U型可以使磁感线在工件内形成通路，能大大增强排斥力。本设计采用的是车头和车尾装配统一的U电磁铁。车头和车尾N极和S极都在同一侧。能够使两个车同向和相向行驶时，都产生斥力。

图5 电磁铁驱动原理图

当超声波测距单元检测到障碍物时，单片机P0口的相应管脚输出低电平，光耦芯片(Optoislator1)内部的发光二极管发光，另一边三极管由以前的截止状态变为导通状态，电源电压加到电磁铁P7上，电磁铁开始正常工作。

3 结束语

笔者设计了一种以STC89C52单片机为控制核心的汽车电磁防撞装置，在汽车的车前和车后普遍安装该装置时，汽车在行驶过程中，该车与其他相邻汽车的超声波测距电路均在监测工作状态中，如果发现低于安全距离，则两车一方面启动各自系统中的语音报警装置，提示司机人为减速，另一方面，各自系统的单片机发出信号，分别启动电磁铁单元电路，产生同性相斥的阻力，达到主动减速的目的，与司机的人为减速一起，最大限度上避免汽车的相撞，车前和车后安装该装置，还考虑到了正面防撞和追尾防撞两种状况。如果采用其他性能更好和探测范围更大的超声波测距单元[7]，或者超声波测距阵列，可以提供更大范围、更为准确的探测和防撞。

参考文献

[1] 戴巍.现代汽车防撞系统[J].实用汽车技术,2006,3:5.

[2] 刘岩川,王玲芬,栾慧.基于激光测距技术的汽车防撞系统[J].仪表技术与传感器,2008,11:96-98.

[3] 罗淳,熊庆国.智能汽车防撞报警器的设计开发[J].现代电子技术,2009,11:158-160.

[4] 张旭辉,朱宏辉.基于nRF24E1与TMC2023的汽车防撞系统的研制与实现[J].电子技术应用,2004,11:61-63.

[5] 王英,许可.基于UWB无线定位的汽车防撞系统设计[J].重庆邮电大学学报,2010,22(6):804-807.

超声波测距篇5

关键词：超声波；倒车技术；应用研究

超声波测距仪是一项具有指向性的超声技术，该技术能够帮助汽车测量与其他物体之前的距离，使车辆在倒车时能够防止与其它障碍物体发生意外。超声波是一项能量消耗少的技术，其在介质中能够达到较远距离的传播，将其应用于车辆测距仪中能够使技术变得更灵敏与简单，同时，该技术还具备倒车防撞警报系统，能够使车辆在倒退时通过超声检测后方各个障碍物，若检测显示在安全范围内，则可继续进行倒车运行，当车辆倒车至一定距离时，警报系统会发出相应的提示警报，使车辆停止下一步倒退，这是当前保障车辆倒车安全的重要技术。

1 超声波测距仪的设计在倒车技术上的应用

1.1 设计方法

本次设计选择使用TCT40-16T/R超声波传感器，对超声波测距仪的各个运行原理进行研究，在了解理论知识的基础上掌握各个操作方法。对超声波测距仪的各个电路走向进行研究，并了解不同硬件的作用，设计出具有超声波的电路，使测距仪能够对超声波的感应有所接收，使超声波测距仪能够对一定范围内的障碍物距离进行测量。在设计使，其首先需设计一个超声波测距器，该器械主要包含单片机、超声波接收电路、超声波发出电路、警报系统LED电路[1]。

1.2 系统方案

超声波具有耗能低、方向感灵敏等特点，其在介质环境中，超声的传播距离会更远，这也是使得汽车测距仪采用超声波技术进行检测的缘故。超声波在车辆测距仪中应用其设计内容十分简单，且对距离的检测计算过程也十分快捷，测量的精准度极高，能够满足当前人们对车辆倒车行驶的安全要求。当前，超声波技术在类型上可分为两种：一种是机械型超声波，一种是电气型超声波。机械型超声波的包括气流旋笛和加尔统笛，电气型超声波子技术主要包括电动类与压电类。这些超声波技术能够根据功率及频率等因素分别用于不同领域之中。而当前在汽车测距仪中最为常见的超声波类型属于压电类，其能够根据控制器的运行达到动态扫查的方式，使LED数字能够得到充分显现[2]。

2 超声波测距仪的硬件设计

在硬件设计上，超声波测距仪的硬件内容主要为超声波的发送与接收：首先，在车辆的倒车系统设计中，该系统的设计需在合理距离内设计相应的无接触测距技术，并为了使车距检测精度更高，驾驶者还需对超声波与周围温度之间的影响因素进行考虑，而该要求需要超声波系统在检测过程中能够将车外环境问题进行检测，从而根据车外温度观察超声波的传播效率；第二，在倒车系统中的超声波测距仪设计中，其还需对超声波测距仪在倒车时对周围障碍物的感应时间和反映时间进行设计，再根据时间数据统计出车辆与障碍物之前的距离长远。第三，在单片机的处理上，单片机在获取到超声测距仪所收到的信息后，其会通过数据的转换形成其它信息，并在显示屏中将信息内容充分显示，或者部分可根据功能的不同发生警报状况，帮助驾驶者对周围障碍物之间的距离做到完全掌握。因传感器的限制因素，超声波测距仪能够在车辆倒车时的3米内物体作出有效测量和感应，各项数据内容能够通过在LCD传达于驾驶者。另外，超声波测距仪中普遍还具有环境温度检测功能，其能够对车辆周围的温度进行感应，改变超声波的传达速度，有效提高车辆在倒车行驶过程中的安全性与稳定性[3]。

3 超声波测距仪的软件设计

在软件设计上，超声波测距仪的软件设计普遍是以模块设计为主，其模块内容主要包括：主程序模块、超声波发射程序、超声波接收程序、显示程序等。在倒车系统的具体功能上，其主要包含这些功能项目：第一，能够对超声波的发出与接收进行控制，汽车在行驶倒车时，其方向会不断的变换，而此时超声波测距仪的发出与接收也会随之发生变化，这需要倒车系统能够根据汽车位置的不同对超声波的发出与接收进行控制，使其测距数据更精准。第二，倒车周围的安全距离计算，汽车在倒退过程中，其速度与正常行驶相比普遍较慢，且倒车过程也极少一气呵成，此时超声波测距仪需要根据车辆的行驶快慢对车辆与障碍物之间的距离进行测量，在超出安全范围时立即发出提示警报，使驾驶人能够停止继续倒车。第三，测量出超声波的发出时间与障碍物和车辆之间的距离，该设计是超声波测距仪最基础的一项设计环节，在设计时，其功能内容主要包括发射功能、接收功能、显示功能与警报提示功能等。在警报提示上，超声波测距仪能够根据所检测的信息选择警报类型，使驾驶员能够分辨问题。当主程序在运行时，程序内容需在检测上一个环境后恢复初始化状态，对超声波测距仪的各个时间及信息进行调整，使其工作模式得到更新，在汽车进入下一个倒车环节时，能够根据新环境进行重新检测，使其达到初始化目的。

4 结束语

综上所述，超声波测距仪在倒车技术上的设计主要围绕硬件设计与软件设计两大模块进行，并根据超声波的特质及优势将其应用于测距仪的感应系统中，使汽车在倒车过程中能够对周围障碍物的信息进行有效发出与接收，在一定安全范围内遇到障碍物时能够快速提示驾驶员停止倒车行为，使车辆在倒车过程中避免了以往的盲目现象，因此可得出，超声波测距仪能够为车辆倒车带来更多的安全保障，有效提高了车辆驾驶的安全系数。

参考文献

[1]王博.基于超声波测距技术的倒车雷达的应用和设计[J].黑龙江科技信息，2014，12（06）：26.

超声波测距篇6

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关键词：卡尔曼滤波器；NIOS II软核处理器；超声波传感器；可编程单芯片系统；软硬件协同设计

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.10.017

刘超（1990-），硕士，研究方向：集成电路设计。田俊杰（1992-），硕士，研究方向：集成电路设计。

引言

传统的超声波雷达测距系统面临噪声过大、测量精度不够高的问题，卡尔曼滤波算法是一种最优化自回归数据处理算法，在雷达测距和目标跟踪等领域有广泛应用，可以用来提高测距系统的精度。但是卡尔曼滤波算法的实现需要用到大量的浮点数矩阵运算，软件实现方式通常很难满足系统对于高实时性的要求，硬件虽然可以保证系统的高实时性，但是硬件无法直接处理浮点数，并且硬件开发周期过长，成本过高，这都限制了卡尔曼滤波算法的应用。

NIOS II处理器是可编程逻辑器件的软核处理器，可以和存储器、I/O接口等外设嵌入到FPGA中，组成一个灵活、高效的可编程单芯片系统（SOPC），大大降低了系统的成本、体积和功耗，适合网络、电信、数据通信、嵌入式和消费市场等各种嵌入式应用场合[1-3]。

本文基于FPGA平台，采用NIOSII软核处理器，利用卡尔曼滤波算法对系统测量值进行滤波处理，设计了一种SOPC系统，以这种方法设计的测距系统综合利用了软件编程灵活的优点以及硬件并行处理、速度较快的特点，运用软硬件协同设计方法保证系统的整体性能最优[4]，从而大大提高了测距系统的性能和精度。

卡尔曼滤波理论

对于卡尔曼滤波器，首先我们需要引入一个系统方程：

对于系统方程，矩阵A称为转换矩阵，矩阵B称为控制矩阵，矩阵C称为测量矩阵，u是控制量，A、B、C、u由实际滤波模型决定，均为已知，上述参数可以是恒定的，也可以是随时间变化的[5]。w是系统噪声，v是测量噪声。

卡尔曼滤波算法由五条滤波公式组成：

公式一：状态预测方程

卡尔曼滤波算法如图1所示。滤波算法用反馈控制的方法估计过程状态，滤波器首先预测过程某一时刻的状态，然后通过测量值对预测值进行反馈和校正，其中公式一和公式二组成预测方程，产生先验估计，公式三、公式四和公式五组成校正方程，将先验估计和测量值结合构造改进的后验估计，即用测量值对预测值进行校正，卡尔曼滤波器就是通过这样一个不断的“预测（先验）-测量-校正（后验）”的过程，使得最优估计的误差随时间以指数衰减，从而使得数据逐渐“收敛”，以此来达滤波的目的[6]。

系统硬件设计

如图2所示，系统的硬件部分由超声波传感器，FPGA开发板以及LCD液晶屏组成。系统工作时，FPGA通过超声波传感器的驱动模块来读取传感器采集的实时测量数据，这些数据经过卡尔曼滤波算法进行滤波和去噪处理后，再通过LCD驱动模块控制LCD液晶屏进行数据的实时展示。

在该系统中，超声波传感器驱动和LCD驱动采用Verilog HDL设计，卡尔曼滤波模块通过NIOS II软核中的C语言实现。这样既可以发挥硬件处理速度快的特点，又可以很好的发挥C语言处理浮点数运算和编程灵活的特点，从而保证系统性能最优。

系统采用的LCD液晶屏的尺寸是320*240。图3是LCD屏幕的分区显示效果图，液晶屏最上部显示运动状态检测结果，下部显示实时数据，其中左侧显示实时波形曲线，右侧显示实时数值数据。

系统软件设计

该系统的软件算法流程如图4所示，FPGA通过超声波传感器采集距离信息，并进行距离信息的存储以完成被检测物体的运动状态判断，当物体处于静止状态时则使用一维卡尔曼滤波算法对含噪声的距离测量值进行滤波去噪；当物体处于运动状态时，则使用二维卡尔曼滤波算法对含噪声的距离测量值进行去噪和优化处理，并可以利用关系矩阵和滤波算法得到运动物体的速度值。

上述经卡尔曼滤波算法优化后的数据会送到LCD液晶屏显示，一部分数据显示为实时数值数据，另一部分则先存储，然后在LCD液晶屏的指定区域显示为实时波形数据。

滤波参数设置

当系统检测到物体处于静止状态时，利用一维卡尔曼滤波算法进行滤波去噪；当系统检测到物体处于运动状态时，则采用多维卡尔曼滤波算法，由于我们采用的超声波传感器的测量范围较小，在短距离变化内，我们可以将运动物体近似看成匀速运动，所以对于运动物体，采用二维卡尔曼滤波算法进行滤波去噪。根据实际系统的噪声和系统调试情况，一维滤波模型和二维滤波模型的系统参数设置如表1所示，其中为采样时间间隔，由于该系统无额外控制量，所以考虑设计控制矩阵B为零矩阵。

应用结果

5.1输入测量值分析

图5是系统的输入测量值，被测量物体首先处于运动状态，由于系统噪声和测量噪声干扰，从该图中可以看到实际测得的物体距离值存在较严重的噪声干扰，上下波动比较大。

随后物体处于静止状态，继而又处于运动状态，我们可以看到在检测过程中，物体距离测量值都有较大的噪声干扰，波动较大，我们使用卡尔曼滤波算法的目的就是对测量值进行去噪处理，以提高系统的测量精度。

5.2滤波输出数据分析

图6是经过卡尔曼滤波算法滤波之后的距离数据。卡尔曼滤波算法在工作中，需要一定次数的算法迭代过程才能实现数据收敛，即达到较好的滤波效果。由图6可以看到每当物体运动状态转换后，在经过一定次数的滤波算法迭代后，数据都能达到很好的去噪和收敛效果，对比图5含噪声的测量数据，在精度上有大幅提高。

卡尔曼增益可以用来衡量卡尔曼滤波算法在工作过程中的去噪效果，在实际的滤波系统中，卡尔曼滤波增益会随着迭代次数的增加而成指数下降，以此来实现滤波去噪的效果。图7展示的是卡尔曼增益的变化过程，我们可以看到在每次运动状态转换后，卡尔曼增益都会快速下降，以使数据收敛。

5.3性能数据分析

表2列出了该系统对测量数据进行滤波处理的性能分析，当系统数据收敛后，我们对数据进行统计整理并列于表2中。由表2可以看出，该系统对噪声有很好的滤波效果，可以大大提高系统的测量精度。

总结

利用本文提出的设计方法设计实现的超声波雷达测距系统，结合了软件设计方法和硬件设计方法的优势，可以高性能的完成距离的测量，同时，卡尔曼滤波算法的引入，提升了系统的抗干扰能力，大大提高了系统的测量精度。

参考文献：

[1]栗素娟，朱清智，阎保定基于Nios II的机器人视觉伺服控制器的研究与设计[J].电子设计应用，2007，（6）：104-105

[2]方茁，彭澄廉，陈泽文，基于NIOS的SOPC设计[j].计算机工程与设计，2004，25（4）：504-507

[3]王锐，雷金奎，基于软核Nios II的SOPC数据采集系统的设计[J].计算机测量与控制，2008，（8）

[4]唐思章，黄勇，SOPC与嵌入式系统软硬协同设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2005，（12）：5-8

超声波测距篇7

【关键词】PLC；超声波测距仪；无线信号收发器；信号设置

1.行车、PLC、超声波测距仪的特点

1.1行车的运动特点

运输机械是属于低速，重载的起重机械，运动距离短，运行方向简单。其主要运动方向是：打车的前后直线运行、小车的的左右直线运行、吊钩的上下直线运行、和大车、小车，吊钩的复合运动。

1.2 PLC的运行特点

可编程控制器（PLC）的特点是通过采集实际工业生产过程中产生的各种物理量如：温度、速度、流量、液位、距离等模拟量，经过D/A转换，通过微处理器处理后再经过A/D转换向执行元件发出指令，从而实现被控制设备的自动运行。

2.超声波测距仪的特点

超声报测距仪具有定向发射、方向性强、强度易控制、与被测物体不直接接触的特点。广泛应用与倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。

超声波测距仪及PLC的安装位置

（1）大车；大车前后外侧防撞器处各装一个以控制大车的行走距离不可超出轨道末端，也可以实现双行车相互接近的提醒减速及制动。

（2）小车；小车前后外防撞器侧各装一个，以实现小车接近大车左右侧末端时的提醒减速及制动。

（3）PLC安装于操作室内，通过数据线与超声波测距仪相连接，也可以使用无线接收装置实现无线控制。

3.超声波测距仪距离设置

超声波测距仪有三个关键设置：（1）减速距离设置，由于行车在载荷状态下的惯性比较大，所以根据现场实际情况设定减速距离十分必要。(2)制动距离设置，经减速后的行车运行一段距离后到达轨道末端或两个行车接近安全距离范围时，就需要制动停车，否则就会发生碰撞冲击或两车相撞事故。（3）双车相向减速和制动距离设置，双车相向减速和制动距离的设置应当是单车检测末端防撞器的两倍。

4.控制原理

当单车行车在运行状态下时，当行车运行至末端减速距离时，超声波测速器发出减速信号，同时减速信号发至PLC，由PLC处理后指令减速继电器吸合，并发出提示音或提示灯光信号。实现行车或小车的减速运行。如果减速后的行车运行至制动距离时，超声波测距仪发出制动信号，经PLC处理后指令制动继电器吸合，大车或小车的抱闸动作实现制动停车。当双行车相互接近至减速距离时，双车减速信号同时发至PLC，PLC指令同时告警并且同时减速运行，运行至制动距离时双车制动信号同时发至PLC，PLC指令双车同时制动。

5.超声波测速仪对于数据传输线的要求

由于行车运行环境比较复杂，尤其是大型钢铁企业，行车工作环境尤其恶劣，同时存在高电压电磁辐射，热辐射。还有电磁干扰等影响。对此应当使用0.5―0.75m带有屏蔽层信号缆线敷设，以保证信号传输不扰，还应采用信号放大起增强接收信号，从而保证信号质量。

6.双行车防撞采用一套PLC集中控制的解决方案

当使用PLC与超声波测距仪结合作为自动防撞控制器控制单台行车时，其安装、数据传输是相对简单，也容易实现防撞功能。如果双行车各自采用一套防撞控制器时，也能实现防止相互碰撞的功能。但是会增加PLC的数量，从而造成成本的上升，也不利于充分发挥PLC集中控制多台设备的优势。所以可以采用单机有线传输和双机间无线传输的方案来解决这个问题。

具体实施方案是：1)将其中一台行车作为主机，可采用数据有线传输的方法安装，并将PLC安装在操作室内，并实现声光报警功能。并将另一台行车的信号采集和执行集中到一台无线收发器上。将另一行车台作为辅助机，只安装超声波测距仪，将所有的信号通过有线数据传输集中到一个无线收发器上。并将声光报警信号输送至操作室内。2)两台无线收发器安装于两台行车相对应的腹板或桁架平面上，并保证高度，左右距离的一致，以保证收发信号准确无误。

7.双行车无线传输信号的设置

（1）由于超声波测距仪只发出两个信号―减速与制动，对于行车来说，至少有三对信号是重叠的。为了避免行车出现一台防撞装置动作时正常运行的小车或另一台行车出现随动现象，（这种随动现象对于正在运行的行车非常危险，容易发生事故）必须对这三对信号在传输过程中作出区分。要保证行车既能在大车或小车采取制动时，又不影响的运行中的设备独立运行。

（2）由于主机的各种信号已经由PLC做出区隔，所以不用重新设置，但对于辅助机上的无线收发器信号和主机上的无线收发信号频率做出对应的区分。如小车防撞无线信号频率为减速5MHZ，制动为8MHZ。那么大车末端防撞信号频率为10MHZ，制动信号频率为13MHZ。大车相互防撞减速信号为15MHZ，制动信号频率为18MHZ。

（3）无线信号收发器的收发频率设置：两台无线信号收发器只是针对辅助行车的防撞信号进行无线传输，为了防止出现传输频点一致而导致误动作或相互干扰，就需要对接收和发送信号做出区分。如小车减速频率的无线信号设置为5MHZ，那么执行信号的频率就设置为6MHZ。小车制动频率的无线信号设置为8NHZ，那么执行信号的频率就设置为9MHZ。其余类同

（4）无线信号收发器的传输距离设置：可根据行车导轨的总长度+余量进行采购符合要求的信号收发器或自行设置，自行设置要保证在有效距离内的传输衰减量不超过5%，以保证信号传输的有效性。

（5）信号执行框图如下:

8.调试和维护

（1）自动控制系统预先设置，设置好后在地面进行测试，通过仪器检测各单元发送的信号是否有效，执行单元是否发出（下转第347页）（上接第242页）可靠的执行信号。测试完毕后可装上行车进行进一步调试。

（2）防撞自动控制系统安装完毕后，必须进行慢车接近和碰撞测试，精确设定超声波测距仪的减速距离和制动距离的设置，调整无线信号收发器的相对位置。精确设置完毕再进行一次慢车接近和碰撞测试，最后进行载荷状态下测试，以确保自动控制系统的准确有效。

（3）对于安装好的自动控制系统，应定期进行维护，包括各线路的完好检查，各连接点的螺丝紧固及无线信号收发器的清洁等。对于长期不用的设备还应定期对自动控制系统检查，测试。

超声波测距篇8

关键词：超声波测距 SRF08 单片机

中图分类号：TP216 1 前言

现在市场上的倒车雷达大多采用超声测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于在尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有数。本文基本是这样的原理，但新型的SRFO8测距模块将带来全新的性能。

2 超声波传感器测距原理

由于超声波发送过程中遇到障碍物后会发生发射，那么如果已知传感器发出声波到返回声波的时间为t，而超声波在空气中传播速度为340m/s，这样就可以计算出传感器与障碍物之间的距离。其公式为：Distance=340t/2。

3 SRF08型超声波测距模块简介

SRFO8型超声波测距模块采用I2C总线接口设计，可以与PIC单片机等众多处理器配合使用，该型号的测距模块用用方便，对其操作与24XX相同。它是一款高性能的双探头超声波，其探测距离为3厘米-6米。

独特的触发指令可以让SRF08工作在连续探测模式下，也就是能够自动在完成一个距离探测后自动进行第二次探测，相当于连接了一个微处理器。SRF08还支持神经元网络模式，能够将多次读数当作神经元网络的输入，从而进行更高级的算法处理。超声波模块可以用来获得在其声纳范围内与物体之间的距离。通过超声波模块，机器人就可以像蝙蝠一样通过声纳来感知周围的环境，通过对电机的控制从而实现避障功能。

3.1 SRF08型超声波测距模块引脚功能表（表1）

3.2 内部寄存器及指令

SRF08超声波测距模块内部含有36个寄存器，测距模式仅寄存器0、1、2才能写入，在每向命令寄存器写入一次命令就会启动一次测距。启动测距时，回波记录缓冲区数据也将同时清除，测量得到的距离将按照测量的顺序以2B为单位依次存入寄存器中，从启动测距到测量结束，需要一定的等待时间，这个时间可以通过修改测量范围寄存器中的数据来改变。修改SRF08超声波测距模块地址必须严格按照指令顺序。

4 系统的功能定义与硬件结构

本系统选用3个安装在不同位置的超声波测距模块进行测量，当测检到时障碍物距离车辆位置小于5m 时，系统会产生红色指示灯提示，当检测到障碍物距离车辆尾部小于3m时，系统会通过蜂鸣器声音提示。在测量过程中，系统还会通过LCD完成信息显示。其硬件电路的结构如（图1）：

5 系统软件结构分析

本系统的软件功能是通过超声波测距模块读取车距离障碍物的距离，然后通过LCD进行显示，如果距离障碍物的距离大于5m，显示无障碍物；如果小于5m，系统将根据具估情况，采用声音或光信号进行报警。各部分程序如下：（1）主程序通过调用各个子程序，实现系统功能。（2）超声波测距子程序主要完成从3个测距模块中读取距离，经过比较后选取其中最小值，判断是否超过设定的报警值后再进行处理。（3）显示子程序将测量的距离，以及判断是否超过报警值。（4）延时程序主要对程序中某些执行环节进行必要的延时（图2）。

6 结语

本文给出了一种倒车雷达测距装置的设计方法，通过SRF08超声波测距模块可以实现距离的检测并且该模块是I2C输出，具有精度较高、测量范围大的特点。其实我们还要以进一步增加其人性化的功能，如加入语音提示等功能，可大大提高其安全性。

参考文献

[1]楼然苗，李光飞.单片机课程设计指导[M].北京：北京航空航天大学出版社.

超声波测距篇9

【关键词】超声波;测距;语音合成技术

一、背景及意义

中国是全世界盲人最多的国家之一，目前我国眼部残疾人士多达600万，占世界眼疾人数的18%。眼部疾病在中国也是一个主要的公共卫生问题。由于生理上的缺陷，盲人在生活、工作等方面有着诸多不便。在当今人体可穿戴设备快速发展下，如何设计出盲人可穿戴设备对盲人和社会具有十分重要的意义。

二、超声波测距的实现

（一）超声波测距原理

超声波是一种振动频率高于20 kHz的机械波。目前超声波测距方法主要有相位检测法、声波幅值检测法和渡越时间法三种[1]。本设计采用超声脉冲回波渡越时间法。超声波传感器在发射超声波时开始计时，当途中遇到障碍物时立即回传，接收器接收到反射波时停止计时。设超声波脉冲由传感器发出到接受所经历的时间为t，超声波在空气中的传播速度为340m/s，则传感器到目标的距离S=340*t/2m。这就是渡越时间法的测量原理。

图1 超声波测距原理框图

（二）超声波测距的误差分析

根据超声波测距公式s=c×t，主要分为以下两个方面的误差：

1.时间误差

当要求测距误差小于1mm时，已知超声波速度C=344m/s（20℃室温），忽略声速的传播误差。测距误差t<（0.001/344）≈0.000002907s即2.907μs[2]。

从而可知在超声波传播速度准确的前提下当要求误差在毫米级时，时间差在微米级。由于89C51单片机的晶振频率为11.1592MHz，因此使得单片机能达到微米级的精度，从而确保误差在1mm之内。

2.超声波传播速度误差

超声波传播受环境温度影响比较明显。温度为0℃时超声波速度是344m/s，30℃时达到349m/s。一般温度每升高一度，传播速度大约增加0.6m/s。若超声波在30℃的环境下以0℃的声速测量100m距离所引起的测量误差将达到5m，测量1m误差将达到5cm。解决温度带来的影响一般采用温度补偿法[3]。由于本设计要求测量距离在5m之内，因此综合考虑可以忽略这种误差。

三、硬件电路的设计

（一）超声波发射电路

超声波发射电路由超声波探头和超声波放大器组成。超声波探头将电信号转换为机械波发射出去，而单片机所产生的40 kHz的方波脉冲需要进行放大才能将超声波探头驱动将超声波发射出去，所以发射驱动实际上就是一个信号的放大电路，本设计由单片机产生40KHz的方波，选用74LS04芯片进行信号放大（见图2）。

（二）超声波接收电路

由于超声波在空气中的传播过程中会发生衰减，如果距离较远，那么接收到的超声波信号就会比较微弱，因此需要对接收到的信号进行放大。超声波接收电路主要是由集成电路CX20106A芯片电路构成的，CX20106A芯片电路可以对超声波信号进行放大、限幅、带通滤波、峰值检波、整形、比较等功能，比较完之后超声波接收电路会输出一个低电平到单片机去请求中断，此时单片机停止计时，并开始去进行数据的处理。

CX20106A芯片的前置放大器具有自动增益控制的功能，当测量的距离比较近时，放大器不会过载;而当测量距离比较远时，超声波信号微弱，前置放大器就有较大的放大增益效果。CX20106A芯片的5脚在外接电阻对它的带通滤波器的频率进行调节，而且不用再外接其他的电感，能够很好地避免外加磁场对芯片电路的干扰，而且它的可靠性也是比较高的。CX20106A芯片电路本身就具有很高的抗干扰的能力，而且灵敏度也比较高，所以，能满足本设计的要求。

图3 超声波接收电路图

（三）语音合成模块

此模块电路采用SYN6658语音合成芯片。SYN6658通过UART接口或SPI接口通讯方式，接受带合成的文本数据，实现文本到语音的转换。具有清晰、自然、准确的中文语音合成效果。可采用GB2312、GBK、BIG5和Unicode四种编码方式[4]。

图4 语音合成模块电路图

主控制器和SYN6658语音合成芯片之间通过UART接口或SPI接口连接，控制器可通过通讯接口向SYN6658语音合成芯片发送控制命令和文本，SYN6658语音合成芯片把接收到的文本合成为语音信号输出，输出的信号经功率放大器进行放大后连接到喇叭进行播放（见图4）。

四、软件设计

主程序对整个单片机系统进行初始化后，单片机提供一个10us以上的脉冲触发信号来触发超声波发射电路，同时将定时器T0启动，在接收到超声波信号后关闭定时器，根据根据时间差计算出距离，然后调用语音播放程序，根据实际距离来选择播报不同的信息。

图5 总系统流程图 图6 语音播放流程图

部分程序：

#include <AT89x51.H>

#include <intrins.h>

void main（void）

{unsigned char TempCyc;

Delay400Ms（）;

LCMInit（）;

Delay5Ms（）;

DisplayListChar（0， 0， mcustudio）;

DisplayListChar（0， 1， email）;

ReadDataLCM（）;

for（TempCyc=0;TempCyc<10;TempCyc++）

Delay400Ms（）;

DisplayListChar（0， 1， Cls）;

while（1）

{

TMOD=0x01;

TH0=0;

TL0=0;

ET0=1;

EA=1;

while（1）

{

StartModule（）;

//DisplayOneChar（0，1，ASCII[0]）;

while（！RX）;

TR0=1;

while（RX）;

TR0=0;

Conut（）;

delayms（80）;

} }}

五、结语

本系统经过多次试验，测试所得结果与设计要求基本一致。该超声波测距的导盲设计有效距离可达到3.8m，测量精度为2.0cm，同时可以实时地通过语音模块播报提示，具有很好的导航功能，能够能够满足盲人导航器的设计要求，为盲人安全行走提供了保障。

参考文献

[1]时德钢，刘晔，王峰，韦兆碧，王采堂.超声波精确测距的研究[J].计算机测量与控制，2002，10（7）.

[2]纪良文，蒋静坪.机器人超声测距数据的采集与处理[J].电子技术应用，2006.

[3]白顺先.超声波测距系统的设计与实现[J].高校理科研究，2000（08）.

[4]SYN6588中文语音合成芯片数据手册[Z].北京：北京宇音天下科技有限公司，2012.

超声波测距篇10

从基本原理来说，自动对焦可以分成测距自动对焦和聚焦检测自动对焦。

测距对焦主要有红外线测距法和超声波测距法，红外线测距法，该方法的原理是由照相机主动发射红外线作为测距光源，并由红外发光二极管间构成的几何关系，然后计算出对焦距离，超声波测距法，该方法是根据超声波在相机和被摄物之间传播的时间进行测距的。

相机上分别装有超声波的发射和接收装置，工作时由超声振动发生器发出持续超声波，超声波到达被摄体后，立即返回被接收器感知，然后由集成电路根据超声波的往返时间来计算确定对焦距离。红外线式和超声波式自动对焦是利用主动发射光波或声波进行测距的，称之为主动式自动对焦。

（来源：文章屋网 ）