超声波测距与电磁或光学检测方式相比，它不受光线，被测对象颜色，电磁干扰等影响。对于被测物体处于光线较暗或黑暗，有灰尘或烟雾，电磁干扰，有毒等恶劣的环境超声波测距具有良好适应能力。因此在液位测量，井深测量，机器人避障，机械手控制，车辆无人驾驶，导盲，物体识别等方面有广泛应用。超声波用于非接触测量，其不易受外界因素的干扰的优点，通过计算超声波在被测物体和超声波探头之间传输时间来测量距离的，对被测目标无害。超声波的这些优点越来越被人们所重视，故而对它的研究也将越来越深入。

1.2 课题相关研究现状

2 系统总体方案设计

2.1 方案选择

    用于测距的方法有很多种，测短距可用尺，长距有三角测量法、激光反射法等，超声波测距则是适用于中长距离的高精度测量。超声波测距的方法也有很多种，如相位检测法、声波幅值检测法、时间检测法等。其中相位检测法精确度最高，但测量距离短，电路复杂；幅值检测法电路简单，廉价，但测量精度最低；时间检测法则居中，硬件电路不太复杂，测量距离远，精度较高，故本设计采用此方法。即通过单片机计算处理超声波从发射到接受的时间，再乘超声波速度的二分之一，便可求出声源与待测物的距离。

本设计以C8051F320为控制核心，由单片机内部定时器发出40KHz的信号进入超声波发射电路，经放大器放大后送入发射探头发出超声波。超声波到达前方待测物体后反射回来，由接收探头接收，经放大电路处理送入接收电路，同时产生一个中断信号。单片机在结合温度检测电路所读取得数值来换算成当前声速，并计算出待测物体的距离，最后将数据送入LED电路上显示。图2.1为本设计的系统框图：

图2.1 系统框图

主要由超声波发射电路，超声波接收电路，温度检测电路，LED显示电路等组成，所要实现的主要性能指标有：

探测距离：0.1-0.5m；来.自/751·论|文-网·www.751com.cn/

探测精度：小于1cm；

感应角度：大于50度；

便携度：体积小，可携带，操作简单。

为实现以上性能指标，本设计在兼顾软件和硬件设计的同时还需在选择元器件时注重精其度。

2.2 超声波测距原理

超声波发射器向待测物方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，碰到待测物便立即返回，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。根据计时器的时间值t，便可计算出发射点到障碍物的距离L，即：L=Vt/2；

   而超声波在空气中的传播速度V主要受媒介的密度影响，其中温度对密度影响最大，即对声速影影最大