基于DSP超声波测距系统的设计与研究

　　摘要：超声波具有易于定向发射、反射性好、传播速度远小于光速而便于测距等特点，针对超声波这些特点，本文设计了一种抗干扰性的超声波测距系统。该超声波测距系统以数字信号处理器(DSP)为核心，结合硬件电路和软件设计方案，该电路可在2m有效范围内测定距离并显示。实验结果表明;该超声波测距系统具有实时性好、运行可靠、抗干扰能力强等优点，可以应用于智能避障、汽车交通等系统中，具有一定的实用价值。

　　引言

　　本设计采用以TMSVC5509数字信号处理器(DSP)为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、中断程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。

　　超声波测距的原理

　　超声波测距的基本工作原理是超声波发射探头在某一时刻发超声波信号，当这个超声波在空气中传播过程中遇到被测物体后反射回来，就会被超声波接收探头接收到。假设超声波在空气中传播速度为v，从发射到接收的时间记录为t，发射到障碍物的距离为H。

　　图1中被测距离为H，两探头中心距离的一半用M 表示，超声波单程所走过的距离用L 表示，由图中关系可得：

　　H=Lcosθ (1)

　　θ=arctan(M/H) (2)

　　将式(2)代入式(1)得：

　　H =L cos[arctan(M/H)] (3)

　　在整个传播过程中，超声波所走过的距离为：

　　2L = vt (4)

　　式中：v为超声波的传播速度;t为传播时间，即为超声波从发射到接收的时间。将式(4)代入式(3)可得：