傳統(tǒng)的測(cè)距方式在某些特殊場(chǎng)合存在不可克服的缺陷。如液面測(cè)量,、井下測(cè)量等受到很大的限制,。利用超聲波測(cè)距可解決這些問題，因此超聲波測(cè)距技術(shù)在工業(yè)控制,、勘探測(cè)量,、機(jī)器人定位等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。所謂超聲波是指高于20KHZ的機(jī)械波,，具有強(qiáng)度大,、方向性好等特點(diǎn)。本系統(tǒng)選用M68HC08單片機(jī)為控制部件,。

    一,、設(shè)計(jì)原理
    當(dāng)超聲波從空氣中垂直入射到汽油、木材,、鋼材時(shí),，幾乎產(chǎn)生全反射，這樣,，反射回來的回波具有足夠的能量被接收探頭所接收,，為超聲波測(cè)距創(chuàng)造了可能性,。

"     如圖1所示，超聲波測(cè)距原理是通過超聲波發(fā)射傳感器向某一方向發(fā)射超聲波,，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí),，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來,，超聲波接收器收到反射波就停止計(jì)時(shí),。常溫下超聲波在空氣中的傳播速度為C=340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t,，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(S),，即：s=c*t/2=c*t0（t0就是所謂的渡越時(shí)間）

    二、超聲波測(cè)距系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總體方案
    本系統(tǒng)中選用的探頭是40KHz的超聲傳感器,，有一支接收傳感器SZW-R40-10P和一支發(fā)射傳感器SZW-S40-12M,。
    MC68HC908GP32單片機(jī)是Motorola公司的第2代8位微控制器" title="微控制器">微控制器，由于其高性價(jià)比,，非常適用于中小型MCU開發(fā)商和生產(chǎn)廠家的歡迎,。這類MCU的指令集非常精簡，容易被用戶掌握,。其主要硬件資源有：片內(nèi)307字節(jié)的監(jiān)控ROM,，32KB的片內(nèi)FLASH存儲(chǔ)器和512B RAM，33根通用的I/O引腳,，2個(gè)16位的雙通道定時(shí)器接口模塊,，外部中斷，同時(shí)具有看門狗監(jiān)視復(fù)位,，低電壓極限檢測(cè)復(fù)位,，非法指令檢測(cè)復(fù)位等，使得應(yīng)用系統(tǒng)免除了進(jìn)入死循環(huán)的危險(xiǎn),。

（一）發(fā)射電路" title="發(fā)射電路">發(fā)射電路,。本系統(tǒng)采用方波調(diào)制的脈沖發(fā)射電路，即采用單片機(jī)的PORTA4口作為IO口,，同時(shí)外接驅(qū)動(dòng)芯片來提高其輸出電流的驅(qū)動(dòng)能力,，保證40KHz的脈沖信號(hào)有一定的功率。單片機(jī)產(chǎn)生以5個(gè)40KHz為一組的脈沖群,，加到壓電晶片上能使晶片發(fā)出超聲波,，當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí)，發(fā)射傳感器兩端就加上了高電壓,，內(nèi)部的壓電晶片開始振動(dòng)，此時(shí)接收傳感器的兩端可以檢測(cè)到有40KHz信號(hào),；當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí),，發(fā)射傳感器通過回路放電,，此時(shí)接收傳感器可以接收到回波信號(hào)。
    （二）接收前置及帶通放大電路,。放大電路共有三級(jí)：前置放大器是高阻抗" title="高阻抗">高阻抗輸入級(jí),，高輸入阻抗是為了與傳感器的高阻抗匹配。
    課題中的帶通放大器采用了集成濾波器MAX275,，這是一款連續(xù)時(shí)間模擬集成有源濾波器,，片內(nèi)硬件由四個(gè)運(yùn)算放大器及若干電阻電容組成。MAX275組成的濾波器具有外接元件少,、結(jié)構(gòu)簡單,、參數(shù)調(diào)整方便和不受運(yùn)算放大器本身頻率特性影響等優(yōu)點(diǎn)；由于沒有外接電容,，而且是單片結(jié)構(gòu),，因而高頻場(chǎng)合時(shí)受分布電容的影響較小。MAX275使用±5V電源,，電源電流最大不超過30mA,。

    （三）LED顯示電路。MAX7219就是一種高性能,，低價(jià)格的多位LED顯示驅(qū)動(dòng)器,，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰極LED或64只獨(dú)立的LED發(fā)光二極管，其內(nèi)部具有14*8RAM數(shù)字和功能控制寄存器,，可方便的對(duì)每位數(shù)字進(jìn)行單獨(dú)控制,，刷新，不需重寫整個(gè)顯示器寄存器,。如圖5,，通信方式采用串行數(shù)據(jù)方式，可與68HC08系列的任何一種微控制器方便的接口,，廣泛應(yīng)用在條狀圖形顯示器,，7段數(shù)碼管顯示器，工業(yè)控制器顯示模板,，面板表與LED矩陣顯示屏等眾多場(chǎng)合,。

    三、結(jié)論
    本系統(tǒng)在空氣中測(cè)量范圍為0～3m左右,，對(duì)固體,，液體表面均可測(cè)量，但要求被測(cè)表面比較光滑平坦,，確保超聲波能夠被反射回來,，并被探頭接收。在實(shí)驗(yàn)中,，對(duì)8～260cm范圍進(jìn)行測(cè)量,，經(jīng)誤差補(bǔ)償后近距離是最大誤差達(dá)30mm,。線性度，穩(wěn)定性和重復(fù)性都比較好