基于單片機的超聲波測距系統設計及實現

　　由于采用12 MHz的晶振，機器周期為1μs,當主程序檢測到接收成功的標志位后，將計數器TO中的數值按式（1）計算，即可測得被測物與測距儀之間的距離，取20℃時的聲速為344 m/s.則有：

　　其中，T為計數器TO的計數值。

　　4 提高測量精度

　　4.1 溫度補償

　　由于超聲波的聲速與溫度有關，如果溫度變化不大，可認為聲速基本不變。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償的方法加以校正。

　　可知，超聲波在空氣中的傳播速度與溫度T（單位：攝氏度）有如下近似關系：

　　其中，C0為0℃時的聲波速度為331.45 m/s,T為實際溫度（℃）。在常溫下，溫度每變化1攝氏度，超聲波速度變化約為O.6 m/s,所以通過測溫電路測量出當前溫度，就可以計算出超聲波在當前溫度下的傳輸速度。

　　測溫電路采用的主要元器件是美國Dallas半導體公司生產的單總線數字溫度傳感器DSl8B20,其具有精度高、智能化、體積小、線路簡單等特點。

　　4.2 角度補償

　　由于發射與反射之間存在一定的夾角2α，當α很小時，可直接按式（1）計算距離；當α較大時，則必須進行距離修正，其修正公式為：

　　在式（3）中，夾角α與超聲波發射裝置和接收裝置的安裝位置有關，在實際應用中應保持兩換能器中心軸線盡量平行并相距2 cm~4 cm,在近距離測量時更要考慮角度補償。若能夠將超聲接收電路屏蔽起來，則可提高抗干擾性能。根據測量范圍可適當調整與接收換能器并接的濾波電容的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。

　　5 結論

　　為防止在測量過程中測距儀的抖動而引起的測量誤差，一般情況下應測量幾次取其平均值。由于系統的分辨率為1μs,系統引起的固定誤差約為0.3mm,再加上本設計只考慮了溫度補償和角度補償的影響，而沒有考慮其他環境因素（如：氣壓、濕度……）的影響，所以在測量的時侯給測量結果帶來了一定的誤差。