在日常生产生活中，很多场合如汽车方向灯、机器人避障、工业测井、水库液位测量等必须自动展开非认识测距。超声波是指频率小于20kHz的在弹性介质中产生的机械震荡波，其具备指向性强劲、能量消耗较慢、传播距离比较很远等特点，因此经常被用作非认识测距。

由于超声波对光线、色彩和电磁场不脆弱，因此超声波测距对环境有较好的适应能力，此外超声波测量在动态、精度、价格也能获得很好的折中。　　为此，文中尝试以单片机AT89S52为核心，利用一对40kHz压电成像传感器设计一款体积较小、价格低廉、精度较高、具备温度补偿、动态LCD表明和报警的超声波测距仪。　　1超声波测距原理　　超声波传感器分机械方式和电气方式两类，它实质上是一种换能器，在升空末端它把电能或机械能转换成声能，接收端则反之。

本次设计超声波传感器使用电气方式中的压电式超声波换能器，它是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极另加脉冲信号，其频率相等压电晶片的固有波动频率时，压电晶片将不会再次发生共振，并造就共振板振动，产生超声波。

反之，如果两电极间并未另加电压，当共振板接管到超声波时，将反抗压电晶片不作振动，将机械能切换为电信号，就沦为超声波接收器。在超声波电路中，升空末端输入一系列脉冲方波，脉冲宽度越大，输入的个数就越多，能量越大，所能测的距离也越大。超声波升空换能器与接管换能器其结构上略为有有所不同，用于时应认清器件上的标志。

　　超声波测距的方法有多种：如来往时间检测法、振幅检测法、声波幅值检测法。本设计使用来往时间检测法测距。其原理是超声波传感器升空一定频率的超声波，利用空气媒质传播，抵达测量目标或障碍物后光线回去，经光线后由超声波接收器接管脉冲，其所经历的时间即来往时间，来往时间与超声波传播的路程的远近有关。

测试传输时间可以得出结论距离。　　假设s为被测物体到测距仪之间的距离，测出的时间为t／s，超声波传播速度为v／ms－1回应，则有关系式(1)s=vt／2(1)　　在精度拒绝较高的情况下，必须考虑到温度对超声波传播速度的影响，按式(2)对超声波传播速度加以修正，以增大误差。v=331．4+0．607T(2)　　式中，T为实际温度单位为℃，v为超声波在介质中的传播速度单位为m／s。

　　2系统总体设计方案　　本系统由超声波升空、脉冲信号接管、温度测量、表明和报警、电源等硬件电路部分以及适当的软件部分包含。系统原理框图，如图1右图。　　整个系统由单片机AT89S52掌控，超声波传感器使用发送分体式，分别是一支超声波升空换能器TCT40－16T和一支超声波接管换能器TCT40－16R。超声波信号通过超声波升空换能器升空至空气中，时逢被测物光线后脉冲被超声波接管换能器接管。

展开涉及处置后，输出单片机的INT0脚产生中断，计算出来中间经历的时间，同时再行根据明确的温度计算出来适当的声速，根据式(2)就可得出结论适当的距离用来表明，当然在一些场合也可根据必须，设置距离报警值。　　3硬件设计　　3．1超声波升空部分　　超声波升空部分是为了让超声波升空换能器TCT40－16T能向外界收到40kHz左右的方波脉冲信号。40kHz左右的方波脉冲信号的产生一般来说有两种方法：使用硬件如由555波动产生或软件如单片机软件编程输入，本系统使用后者。

编程由单片机P1.0端口输入40kHz左右的方波脉冲信号，由于单片机端口输出功率过于，40kHz方波脉冲信号分为两路，赠送给一个由74HC04构成的推挽式电路展开功率放大以便使升空距离充足近，符合测量距离拒绝，最后赠送给超声波升空换能器TCT40－16T以声波形式升空到空气中。升空部分的电路，如图2右图。图中输入末端上拉电阻R31，R32，一方面可以提升偏移器74HC04输入高电平的驱动能力，另一方面可以减少成像换能器的阻尼效果，延长其自由振荡的时间。

　　3．2超声波接管部分　　上述TCT40－16T升空的在空气中传播，遇上障碍物就不会回到，超声波接管部分是为了将反射波(脉冲)成功接管到超声波接管换能器TCT40－16R展开切换变为电信号，并回应电信号展开缩放、滤波、整形等处置后，这里用索尼公司生产的构建芯片CX20106，获得一个胜脉冲赠送给单片机的P3.2(INT0)插槽，以产生一个中断。接管部分的电路，如图3右图。　　可以看见，构建芯片CX20106在接管部分电路中起了相当大的起到。

CX20106是一款应用于普遍的红外线检波接管的专用芯片，其具备功能强劲、性能优越、外围模块非常简单、成本低等优点，由于红外遥控常用的载波频率38kHz与测距的超声波频率40kHz较为相似，而且CX20106内部设置的滤波器中心频率f0五可由其5脚外接电阻调节，阻值越大中心频率就越较低，范围为30～60kHz。故本次设计用它来做到接管电路。

CX20106内部由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器及整形电路包含。工作过程如下：接管的脉冲信号再行经过前置放大器和限幅放大器，将信号调整到适合幅值的矩形脉冲，由滤波器展开频率自由选择，杂讯干扰信号，再行经整形，赠送给输入末端7脚。当接管到与CX20106滤波器中心频率吻合的脉冲信号时，其输入末端7脚就输入低电平，而输入末端7脚必要收到．AT89S52的INT0插槽上，以启动时中断。若频率有一些误差，可调节芯片插槽5的外接电阻R42，将滤波器的中心频率设置在40kHz，就可超过理想的效果。

　　3．3其他主要电路　　(1)温度测量部分。　　由于声音的速度在有所不同的温度下有所不同，为提升系统的精度，使用了温度补偿功能。这里使用的主要元器件是是美国Dallas半导体公司生产的单总线数字温度传感器DS18B20，其具备精度高、智能化、体积小、线路非常简单等特点。

将DS18B20数据线与单片机的P1.1口连接，就可以构建温度测量，如图4右图。　　(2)LCD表明部分。　　本设计表明部分使用字符型TC1602液晶显示所测距离值。

TC1602表明的容量为2行16个字。液晶显示屏有微功耗、体积小、表明内容丰富、超薄轻盈、使用方便等诸多优点，与数码管比起，变得更加专业、美观。

用于时，可将P0与LCD的数据线连接，P2口与LCD的控制线连接，如图5右图。　　其中，TC1602第4脚RS为寄存器自由选择，第5脚RW为读取信号线，第6脚E为使能末端。第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

这里要留意的是，为了布线便利，单片机端的D0～D7是收到LCD／602的D1～D0，正好忽略，因此在撰写软件时必须做到处置，使加载准确。　　(3)报警部分。　　使用一个蜂鸣器，由P1.。

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