基于单片机的超声波测距系统的研究与设计

此外，还有几点需要说明的是：
(1)定时器T1之所以是65 ms溢出是因为它是16位定时／计数器(65 535)。在使用12MHz的晶振时，由于周期T=1/f=1／[(12×106)／12]=1μs，则一个机器周期是1μs，计数器每65 ms计数器溢出。
(2)本设计中40 kHz方波的产生采用软件方式实现：控制P1.0口输出12μs的高电平，再输出13μs的低电平，这样得到一个周期的40 kHz的脉冲，再循环发送8次。
(3)在CPU停止发送脉冲群后，由于电阻尼，换能器不能立即停止发送超声波，在一段时间内仍然会发送，故这段时间内不可立即开启INT0接收回波，要等待一段后以避免发送端的部分直射波未经被测物就直接绕射到接收端，这段被称为“虚假反射波”。从发射开始一直到“虚假反射波”结束这段时间，不开放INT0中断申请，可有效躲避干扰，但也会造成测试的“盲区”。本次设为1 ms，假定温度为20℃，则测量盲区为s=1×10-3×344／2≈17．2 cm。
(4)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，所能测的距离也越远。但也不是无限制的，本次读取定时器T0的计数值，最大能测试的距离是T0尚没溢出，故在温度20℃下，最大测试距离为s=vt／2=65 535×344／(2×106)=11．272 m。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t=2×s/v=2×10／344≈60：ms 。

5 结束语
为了验证系统的测量精度，在实验室进行了实地测量。利用本系统对20～1 000 cm范围进行了多次测试，经补偿后最大误差达2 cm，线性度、稳定性和重复性都比较好。系统具有结构简单、体积小、实时LCD显示和报警、带温度补偿、抗干扰性能好等优点。系统的误差主要来自于发射探头发出的超声波是呈喇叭状扩散传播、被测物的表面不光滑且不一定垂直于两探头的轴线而导致所反射回来的波也许是从不同点获得，此外电子元器件自身的时延、干扰等也造成一定影响。可以根据具体场合，选择合适功率的探头，以及调整程序中脉冲的频率、宽度和个数等提高精度或测量距离，扩大系统的应用范围。