超声波传感器测距离(5)

P3.2口接收到超声波模块输出的波形如下图6.2所示：

图6.2 输出波形

序号 理论值(mm) 实测值(mm) 相对误差% 序号 理论值(mm) 实测值(mm) 相对误差%

1 100 103 3 7 700 699 0.14

表6.3 数据测量 2 3 200 202 1 8 800 785 1.88

300 303 1 9 900 875 2.78

4 400 404 1 10 1000 972 2.8

5 500 498 -0.4 11 1100 1070 2.73

6 600 599 -0.17 12 1200 1264 5.33

根据以上测量实验数据所得：测距仪能测的范围为0.20～1.5m，测距仪最大误差不超过5cm。

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七．系统误差来源及解决方案分析

超声波测距无非就是发射然后接受反射，再计算时间差乘上速度。关键是要精确。 用单片机产生超声波信号可以用定时中断，产生固定频率的方波信号，经过放大到换能器(发射头)，换能器把电信号转换成超声波发射出去。经过若干时间，有接受头(其实还是换能器)接受到返回的超声波信号，再次还原成固定频率的电信号，再处理这个信号，送到单片机产生一个接受中断，再用单片机计算时间差乘上现在的速度就是距离。

所以，产生的误差可能会有一下几种： ① 测量距离传播的时间误差

根据超声波测距公式L=C×T/2，可知测距的误差是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的时间误差 .因为当超声波发出后定时器开始计时，到超声波接触到物体的时候，此时的距离才是这个时候车到障碍物的距离。而后在接收到超声波的时候。此时车已经行驶一段距离，所以此时会产生一定的误差。

在超声波的传播速度是准确的前提下，使用的12MHz晶体作时钟基准的89C52单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，所以这个误差能够控制在很小的范围内。

② 超声波传播速度误差

超声波的传播速度受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系。已知超声波速度与温度的关系如下： v2=r?R?T/M，式中： r —气体定压热容与定容热容的比值，对空气为1.40， R —气体普适常量，8.314kg?mol-1?K-1， M—气体分子量，空气为28.8×10-3kg?mol-1， T —绝对温度，273K+T℃。

近似公式为：C=C0+0.607×T℃ ，式中：C0为零度时的声波速度332m/s；

T为实际温度(℃)。对于超声波测距精度要求达到1mm时，就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。例如当温度0℃时超声波速度是332m/s， 30℃时是350m/s，温度变化引起的超声波速度变化为18m/s。若超声波在30℃的环境下以0℃的声速测量100m距离所引起的测量误差将达到5m，测量1m误差将达到5mm。

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八．收获体会

俗话说“好的开始是成功的一半”。通过这次实习，我们学到了很多东西。在进行课程设计时，我们应该做到以下三点：首先，我认为最重要的就是认真研究老师给的题目。其次，在老师讲解的基础上认真研究硬件电路的设计，和软件流程的设计。最后，重点实现软硬结合的综合调试。

这次课程设计的课题是超声波测距，用超声波测距的方法很常见，不过对于我们来说，亲自动手编写程序，进行整体设计还是很有挑战性的。查找资料是我们的第一步，我们通过各种途径，比如上网，图书馆以及询问老师等等方法收集了很多资料，然后汇总，将我们在这次课程设计中可能遇到的问题的解决方案都纳入了我们的资料库。

接着就是硬件电路设计和软件设计，其实，这对我们每个人来说都是一个挑战。软件的设计调试是我最担心的设计，平时对这方面的知识理解的不是很透彻，比较欠缺，而且对于硬件模块我就更抓狂了。这时候小组的力量就体现出来了，各司其职，各尽其能。发挥了集体的效用。我们遇到问题，就向大家提出，然后寻找答案，共同解决，这样进展就好很多。我在这个过程中，受到了好多帮助，其实这次的课程设计我的最大的感受不是知识的获得，而是人格的磨练和交际的能力。

”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．其实这次的课程设计我的最大的感受不是知识的获得，而是人格的磨练和交际的能力。课程设计这样集体的任务光靠团队里的一个人或几个人是不可能完成好的，合作的原则就是要利益均沾，责任公担。在团队中，当然也会出现一些矛盾，当然这是不可避免的。在产生小矛盾的时候，我们没有逃避。重要的是我们如何去解决它。我想经过这样的一个过程我们会学到很多，学会了怎样去和别人沟通，理解别人所做的事，别人也会宽容的对待我们，从而我们就在无形之中加强了我们的人际交往能力。这个经验对我们以后的人生将会发挥很大的作用。

对我们来说，此次课程设计最重要的就是分工合作的精神。将理论知识充分运用到实践操作中，使我们的专业知识得到了进一步的巩固，为以后的工作打下了坚实的基础。对于我们以后学习、找工作也真是受益菲浅。在短短的一个星期中，让我们初步让理性回到感性的重新认识，也让我们初步的认识了这个社会，对于以后做人所应把握的方向也有所启发！

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附录一 超声波测距电路原理图

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