汽車與倒車雷達設計 JIKONG

1、摘 要隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和交通運輸業(yè)的不斷興旺，汽車的數(shù)量在不斷的增加。交通擁擠狀況也日益嚴重，撞車事件也經(jīng)常發(fā)生，造成了很多不可避免的人聲傷亡和經(jīng)濟損失，面對這種情況，設計一種響應快、可靠性高并且比較經(jīng)濟的汽車防撞預警系統(tǒng)顯得非常的重要。超聲波測距法是一種最常見的距離測量方法。本文介紹的就是利用超聲波測距法設計一種倒車防撞報警系統(tǒng)。本文的內容是基于超聲波測距的倒車防撞系統(tǒng)的設計，主要是利用超聲波的特點和優(yōu)勢，將超聲波測距系統(tǒng)和AT89S51單片機結合于一體，設計出一種基于AT89S51單片機得倒車防撞系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用軟硬結合的方法，具有模塊化和多用化的特點。論文概述了超聲波檢測的發(fā)展及基本原

2、理，闡述了超聲波傳感器的原理及特性。對于系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進行了討論，并且在介紹超聲波測距系統(tǒng)功能的基礎上，提出了系統(tǒng)的總體構成。通過多種發(fā)射接收電路設計方案比較，得出了最佳設計方案，并對系統(tǒng)各個設計單元的原理進行了介紹。對組成各系統(tǒng)電路的芯片進行了介紹，并闡述了它們的工作原理。論文介紹了系統(tǒng)的軟件結構，通過編程來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。關鍵字：單片機，超聲波測距，LED顯示，倒車雷達，- I -第一章 緒論 1.1 課題設計的目的和意義隨著汽車的普及，越來越多的家庭擁有了汽車。交通擁擠狀況也隨之出現(xiàn)，撞車事件也是經(jīng)常發(fā)生，人們在享受汽車帶來的樂趣和方便的同時，更加注重的是汽車的安全性，許多“追尾”事故

3、都與車距有著密切的關系。為了解決這個安全問題，設計一種汽車測距防撞報警系統(tǒng)勢在必行。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單。所以超聲波測距法是一種非常簡單常見的方法，應用在汽車停車的前后左右防撞的近距離測量，以及在汽車倒車防撞報警系統(tǒng)中，超聲波作為一種特殊的聲波，具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦哉凵洌瓷?，干涉，衍射，散射。超聲波測距是利用其反射特性，當車輛后退時，超聲波測距傳感器利用超聲波檢測車輛后方的障礙物位置，并利用LED顯示出來，當?shù)竭_一定距離時，系統(tǒng)能發(fā)出

4、報警聲，進而提醒駕駛人員，起到安全的左右。通過本課題的研究，將所學到的知識用在實踐中并有所創(chuàng)新和進步。該設計可廣泛應用在生活、軍事、工業(yè)等各個領域，它需要設計者有較好的數(shù)電、模電知識，并且有一定的編程能力，綜合運用所學的知識實現(xiàn)對超聲波發(fā)射與接收信號進行控制，通過單片機程序對超聲波信號進行相應的分析、計算、處理最后顯示在LED數(shù)碼管上。1.2 國內應用現(xiàn)狀近年來，由于導航系統(tǒng)、工業(yè)機器人的自動測距、機械加工自動化等方面的需要，自動測距變得十分重要。與同類測距方法相比，超聲波測距法具有以下優(yōu)勢：（1）相對于聲波，超聲波有定向性較好、能量集中、在傳輸過程中衰減較小、反射能力強等優(yōu)勢。（2）超聲波傳

5、感器結構簡單，體積小，費用低，信息處理簡單可靠，便于小型化和集成化。隨著科學技術的快速發(fā)展，超聲波的應用將越來越廣泛。超聲波測距技術在社會生活中已有廣泛的應用，目前對超聲波的精度要求越來越大。超聲波作為一種新型的工具在各方面都有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會需求。未來超聲波測距技術將朝著更高精度，更大應用范圍，更穩(wěn)定方向發(fā)展。第二章 總體方案2.1 本設計的研究方法本設計選用TCT40-16T/R超聲波傳感器。了解超聲波測距的原理的，只有對理論知識有一定的學習才能運用到實際操作中。根據(jù)原理設計超聲波測距儀的硬件結構電路。對設計的電路進行分析能夠產生超聲

6、波，實現(xiàn)超聲波的發(fā)送和接收，從而實現(xiàn)利用超聲波測距的方法測量物體之間的距離。具體設計一個基于單片機的超聲波測距器，包括單片機控制電路，發(fā)射電路，接收電路，LED顯示電路。2.2系統(tǒng)整體方案的設計由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達到農業(yè)生產等自動化的使用要求。目前在近距離測量方面常用的是壓電式超聲波換能器。根據(jù)設計要求并綜合各方面因素，本文采用AT89S51單片機作為控制器，用動態(tài)掃描法實現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅動信號用單片機的定時器。2.3 系統(tǒng)整體方案的論證超聲

7、波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。實用的測距方法有兩種，一種是在被測距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計；一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式，適用于測距儀。此次設計采用反射波方式。測距儀的分辨率取決于對超聲波傳感器的選擇。超聲波傳感器是一種采用壓電效應的傳感器，常用的材料是壓電陶瓷。由于超聲波在空氣中傳播時會有相當?shù)乃p，衰減的程度與頻率的高低成正比；而頻率高分辨率也高，故短距離測量時應選擇頻率高的傳感器，而長距離的測量時應用低頻率的傳感器。2.4 超聲測距原理2.4.1 超聲波概述超聲波是一種頻率超過20的機械波。超聲

8、波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦苑瓷?、折射、干涉、衍射、散射。超聲波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特點，可產生較大力量，并且在不同的媒質介面，超聲波的大部分能量會反射。利用超聲檢測往往比較迅速，方便，易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)使用的要求，主要應用于倒車雷達、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場，例如：液位、井深、管道長度等場合。超聲波測量在國防、航空航天、電力、石化、機械、材料等眾多領域具有廣泛的作用，它不但可以保證產品質量、保障安全，還可起到節(jié)約能源、降低成本的作用。2.4.2 超聲波傳感器介紹超聲波傳感器是一種將其他形式的能轉變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超

9、聲能轉變?yōu)橥l率的其他形式的能的器件。目前常用的超聲波傳感器有兩大類，即電聲型與流體動力型。電聲型主要包括壓電傳感器、磁致伸縮傳感器、靜電傳感器。流體動力型包括有氣體和液體兩種類型的哨笛。由于工作頻率與應用目的不同，超聲波傳感器的結構形式是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在超聲檢測和診斷中習慣上都把超聲波傳感器稱為探頭，而工業(yè)中采用的流體動力型傳感器稱為“哨”或“笛”。壓電傳感器屬于超聲波傳感器中電聲型的一種。探頭由壓電晶片、楔塊、接頭等組成，是超聲檢測中最常用的實現(xiàn)電能和聲能相互轉換的一種傳感器件，是超聲波檢測裝置的重要組成部分。壓電材料分為晶體和壓電陶瓷兩類。屬于晶體的如石英、鈮酸鋰等，

10、屬于壓電陶瓷的有鋯鈦酸鉛，鈦酸鋇等。其具有下列的特性：把這種材料置于電場之中，它就產生一定的應變；相反，對這種材料施以外力，則由于產生了應變就會在其內部產生一定方向的電場。所以，只要對這種材料加以交變電場，它就會產生交變的應變，從而產生超聲振動。因此，用這種材料可以制成超聲傳感器。傳感器的主要組成部分是壓電晶片。當壓電晶片受發(fā)射電脈沖激勵后產生振動，即可發(fā)射聲脈沖，是逆壓電效應。當超聲波作用于晶片時，晶片受迫振動引起的形變可轉換成相應的電信號，是正壓電效應。前者用于超聲波的發(fā)射，后者即為超聲波的接收。壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的逆向壓電效應來工作的。超聲波發(fā)生器內部結構如圖2-1所

11、示，它有兩個壓電晶片和一個錐形振子，當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動錐形振子振動，便產生超聲波。反之，如果兩極間未外加電壓，當錐形振子接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉化為電信號，這時它就成為超聲波傳感器。圖2-1 壓電式超聲波傳感器結構圖一般常用的超聲波傳感器有兩種：專用型和兼用型。專用型是發(fā)送器用作發(fā)送超聲波，接收器用作接收超聲波；兼用型就是發(fā)送器和接收器是一體的傳感器，既可以發(fā)送超聲波，又可以接收超聲波。本設計選用的超聲波傳感器是專用型，其型號為TCT40-16T和TCT40-16R，其中40表示傳感器工作的中心頻率為

12、40KHz,16表示傳感器的外徑為16mm，T和R分別表示發(fā)射器和接收器。2.4.3 超聲波測距的原理超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到發(fā)射波就立即停止計時。假設超聲波在空氣中的傳播速度為，根據(jù)計時器記錄的時間，發(fā)射點距障礙物的距離，如圖2.2所示 圖2-2 超聲波測距原理 圖2-2中被測距離為H，兩探頭中心距離的一半用M表示，超聲波單程所走過的距離用表示，由圖可得： (1) (2)將式(2)帶入式(1)得： (3)在整個傳播過程中，超聲波所走過的距離為： (4)式中：為超聲波的傳播速度，為傳播時間，即為超聲

13、波從發(fā)射到接收的時間。將式(4)帶入式(3)可得： (5)當被測距離H遠遠大于M時，式(5)變?yōu)椋?(6)這就是所謂的時間差測距法。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離2。由于是利用超聲波測距，要測量預期的距離，所以產生的超聲波要有一定的功率和合理的頻率才能達到預定的傳播距離，同時這是得到足夠的回波功率的必要條件，只有得到足夠的回波頻率，接收電路才能檢測到回波信號和防止外界干擾信號的干擾。經(jīng)分析和大量實驗表明，頻率為40左右的超聲波在空氣中傳播效果最佳，同時為了處理方便，發(fā)射的超聲波被調制成具有一定間隔的調制脈沖波信號。第三章

14、系統(tǒng)硬件設計 按照系統(tǒng)設計的功能的要求，初步確定設計系統(tǒng)由單片機主控模塊、顯示模塊、超聲波發(fā)射模塊、接收模塊共四個模塊組成。單片機主控芯片使用51系列AT89S51單片機，該單片機工作性能穩(wěn)定，同時也是在單片機課程設計中經(jīng)常使用到的控制芯片。發(fā)射電路由單片機輸出端直接驅動超聲波發(fā)送。接收電路使用三極管組成的放大電路，該電路簡單，調試工作小較小。 圖3-1：系統(tǒng)設計框圖硬件電路的設計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路、報警輸出電路、供電電路等幾部分。單片機采用AT89S51，系統(tǒng)晶振采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機用P2.7端口輸出

15、超聲波換能器所需的40kHz的方波信號，P3.5端口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的3位共陽LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機的P2口，位碼輸出端口分別為單片機的P3.4、P3.2、P3.3口,數(shù)碼管位驅運用PNP三極管S9012三極管驅動。3.1 AT89S51單片機AT89S51是美國ATMEL公司生產的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。3.2超聲波測距的系統(tǒng)及其組成本系統(tǒng)由單片機AT89S51控制，包括單片機系統(tǒng)、發(fā)射

16、電路與接收放大電路和顯示電路幾部分組成，如圖3-1 所示。硬件電路的設計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路三部分。單片機采用AT89S51。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機用P2.7端口輸出超聲波換能器所需的40kHz的方波信號，P3.5端口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的3位共陰LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機的P2口，位碼輸出端口分別為單片機的P3.4、P3.2、P3.3口,數(shù)碼管位驅運用PNP三極管S9012三極管驅動。超聲波接收頭接收到反射的回波后，經(jīng)過接收電路處理后，向單片機P3.5輸入一個低電

17、平脈沖。單片機控制著超聲波的發(fā)送，超聲波發(fā)送完畢后，立即啟動內部計時器T0計時，當檢測到P3.5由高電平變?yōu)榈碗娖胶?，立即停止內部計時器計時。單片機將測得的時間與聲速相乘再除以2即可得到測量值，最后經(jīng)3位數(shù)碼管將測得的結果顯示出來。3.2.1 超聲波測距單片機系統(tǒng)超聲波測距單片機系統(tǒng)主要由：AT89S51單片機、晶振、復位電路、電源濾波部份構成。由K1，K2組成測距系統(tǒng)的按鍵電路。用于設定超聲波測距報警值。如圖3-3。圖3-2： 超聲波測距單片機系統(tǒng) 3.2.2 超聲波發(fā)射、接受電路超聲波發(fā)射如圖3-3，接收電路如圖3-4。超聲波發(fā)射電路由電阻R1、三極管BG1、超聲波脈沖變壓器B及超聲波發(fā)送

18、頭T40構成，超聲波脈沖變壓器，在這里的作用是提高加載到超聲波發(fā)送頭兩產端的電壓，以提高超聲波的發(fā)射功率，從而提高測量距離。接收電路由BG1、BG2組成的兩組三級管放大電路構成；超聲波的檢波電路、比較整形電路由C7、D1、D2及BG3組成。40kHz的方波由AT89S51單片機的P2.7輸出，經(jīng)BG1推動超聲波脈沖變壓器，在脈沖變壓器次級形成60VPP的電壓，加載到超聲波發(fā)送頭上，驅動超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波。發(fā)送出的超聲波，遇到障礙物后，產生回波，反射回來的回波由超聲波接收頭接收到。由于聲波在空氣中傳播時衰減，所以接收到的波形幅值較低，經(jīng)接收電路放大，整形，最后輸出一負跳變，輸入單片機的P3腳

19、。圖3-3：超聲波測距發(fā)送單元該測距電路的40kHz方波信號由單片機AT89S51的P2.7發(fā)出。方波的周期為1/40ms，即25µs，半周期為12.5µs。每隔半周期時間，讓方波輸出腳的電平取反，便可產生40kHz方波。由于單片機系統(tǒng)的晶振為12M晶振，因而單片機的時間分辨率是1µs，所以只能產生半周期為12µs或13µs的方波信號，頻率分別為41.67kHz和38.46kHz。本系統(tǒng)在編程時選用了后者，讓單片機產生約38.46kHz的方波。圖3-4：超聲波測距接收單元由于反射回來的超聲波信號非常微弱，所以接收電路需要將其進行放大。接收電路如

20、圖3-4所示。接收到的信號加到BG1、BG2組成的兩級放大器上進行放大。每級放大器的放大倍數(shù)為70倍。放大的信號通過檢波電路得到解調后的信號，即把多個脈沖波解調成多個大脈沖波。這里使用的是I N 4148檢波二極管，輸出的直流信號即兩二極管之間電容電壓。該接收電路結構簡單，性能較好，制作難度小。3.3.3 顯示電路本系統(tǒng)采用三位一體L E D 數(shù)碼管顯示所測距離值，如圖3-6。數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示，段碼輸出端口為單片機的P2口，位碼輸出端口分別為單片機的P2.0、P2.1、P2.3口,數(shù)碼管位驅運用PNP三極管S9012三極管驅動。圖3-5：顯示單元 3.2.4 報警輸出電路為提高測測距系統(tǒng)

21、的實用性，本測距系統(tǒng)的報警輸出提供開關量信號及聲響信號兩種方式。方式一：報警信號由單片機P3.1端口輸出，繼電器輸出，可驅動較大的負載，電路由電阻R6、三極管BG9、繼電器JDQ組成，當測量值低于事先設定的報警值時，繼電器吸合，測量值高于設定的報警值時，繼電器斷開。方式二：報警信號由單片機P0.2口輸出，提供聲響報警信號，電路由電阻R7、三極管BG8、蜂鳴器BY組成，當測量值低于事先設定的報警值時，蜂鳴器發(fā)出“滴、滴、滴.”報警聲響信號，測量值高于設定的報警值時，停止發(fā)出報警聲響。報警輸出電路如圖3-7。 圖3-7：報警輸出第四章系統(tǒng)軟件設計4.1 主程序設計超聲波測距的軟件設計主要由主程序、

22、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收程序及顯示子程序組成。超聲波測距的程序既有較復雜的計算（計算距離時），又要求精細計算程序運行時間（超聲波測距時），所以控制程序可采用C語言編程。 主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設定時器0為計數(shù)，設定時器1定時。置位總中斷允許位EA。進行程序主程序后，進行定時測距判斷，當測距標志位ec=1時，測量一次，程序設計中，超聲波測距頻度是4-5次/秒。測距間隔中，整個程序主要進行循環(huán)顯示測量結果。當調用超聲波測距子程序后，首先由單片機產生4個頻率為38.46kHz超聲波脈沖，加載的超聲波發(fā)送頭上。超聲波頭發(fā)送完送超聲波后，立即啟動內部計時器T0進行計時，為了避免超聲

23、波從發(fā)射頭直接傳送到接收頭引起的直射波觸發(fā)，這時，單片機需要延時約1.5 -2ms時間（這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因，稱之為盲區(qū)值）后，才啟動對單片機P3.5腳的電平判斷程序。當檢測到P3.5腳的電平由高轉為低電平時，立即停止T0計時。由于采用單片機采用的是12 MHz的晶振，計時器每計一個數(shù)就是1s，當超聲波測距子程序檢測到接收成功的標志位后，將計數(shù)器T0中的數(shù)（即超聲波來回所用的時間）按式（2）計算，即可得被測物體與測距儀之間的距離。設計時取15時的聲速為340 m/s則有：  d=(c×t)/2=172×T0/10000cm其中，

24、T0為計數(shù)器T0的計算值。 測出距離后結果將以十進制BCD碼方式送往LED顯示約0.5s，然后再發(fā)超聲波脈沖重復測量過程。4.2 超聲波測距子程序及其流程圖void wdzh() TR0=0;TH1=0x00;TL1=0x00;csbint=1;sx=0;delay(1700);csbfs();csbout=1;TR1=1;i=yzsj;while(i-)i=0;while(csbint)/判斷接收回路是否收到超聲波的回波i+;if(i>=3300)csbint=0;TR1=0;s=TH1;s=s*256+TL1;TR0=1;csbint=1;jsz=s*csbc;/計算測量結

25、果jsz=jsz/2; 產生超聲波的子程序：為了方便程序移置及準確產生超聲波信號，本測距的超聲波產生程序是用匯編語言編寫的進退聲波產生程序。產生的超聲波個數(shù)為UCSBFS SEGMENT CODERSEG UCSBFSPUBLIC CSBFSCSBFS:mov R6,#8h ;超聲波發(fā)射的完整波形個數(shù)：共計四個 here:cpl p2.7 ;輸出40kHz方波 nop nop nop nop nop nop nop nop nop djnz R6,here RETEND流程圖： 4.3 超聲波測距流程圖 第五章 系統(tǒng)調試與誤差分析5.1調試步驟我的步驟是先焊接各個模塊，焊接完每個模塊以后，再進

26、行模塊的單獨測試，以確保在整個系統(tǒng)焊接完能正常的工作，原件安裝完畢后，將寫好程序的AT89S51機裝到測距板上，通電后將測距板的超聲波頭對著墻面往復移動，看數(shù)碼管的顯示結果會不會變化，在測量范圍內能否正常顯示。如果一直顯示“- - -”，則需將下限值增大。本測距板1s測量4-5次，超聲波發(fā)送功率較大時，測量距離遠，則相應的下限值（盲區(qū)）應設置為高值。試驗板中的聲速沒有進行溫度補償，聲速值為340m/s，該值為15時的超聲波值。注：由于條件原因調試時無法提供6V交流電與5V雙USB接口線，所以由4.5V干電池與5V實驗室穩(wěn)壓電源代替。我的錯誤與糾正當我焊接好元器件，檢查無短路后，我接通了電源。當

27、時的現(xiàn)象是：接通電源瞬間顯示“- - -”伴隨蜂鳴器一聲“滴”蜂鳴，接著LED顯示三個“C C C”,并伴隨間斷蜂鳴，此為超出最大探測范圍。調節(jié)下限值無變化。錯誤1：斷電后我重新按照原理圖對各個元器件焊腳進行對照。發(fā)現(xiàn)除了BG1外其它元器件焊腳焊接正確，BG1的“E”腳和“C”腳焊接錯誤。糾正：拆下BG1檢查未被擊穿后重新按照正確的焊腳分部焊接。錯誤2：接通電源重新調試卻發(fā)現(xiàn)任就是之前的現(xiàn)象。斷電后我重新按照原理圖進行排故。因為錯誤1的緣故元器件已經(jīng)檢查過焊腳無錯誤，所以我按照原理圖檢查元器件的名稱標識，發(fā)現(xiàn)BG2、BG9兩個三極管分別是9013和9012，而焊接是卻焊接成了9012和9013

28、.糾正：拆下BG2、BG9檢查未被擊穿后重新按照正確名稱標識焊接。接通電源能正常工作.5.2 誤差分析雖然在簡易倒車帶最前端有0.8cm的空白距離，但是雷達在50cm（50.8cm）時顯示的是51cm，在45cm（45.8cm）不到處卻顯示45cm。如圖5-1、5-2。因此本雷達存在誤差。5.2.1 性能分析從實物測試的總體來說本測距板基本上達到了要求，理想上超聲波測距能達到500到700cm左右，而我所能實現(xiàn)的最大距離只有664cm左右，測量結果受環(huán)境溫度影響。分析原因如下：1. 超聲波發(fā)射部份由電阻R1、三極管BG1、超聲波脈沖變壓器B及超聲波發(fā)送頭T40構成，以提高超聲波的發(fā)射功率，從面

29、提高測量距離。這種方式，加大的超聲波了送頭的余振時間，造成超聲波測距盲區(qū)值較大（本系統(tǒng)盲區(qū)值為40厘米）。2.本測距板沒有設計溫度補償對測量結果進行修正。但在硬件的PCB上預留的位置。5.2.2 誤差分析超聲波測距由于其再使用中不受光照度、電磁場、色彩等因素的影響，加之其結構簡單成本低，在機器人避障和定位、汽車倒車、水庫液位測量等方面已經(jīng)有了廣泛的應用。在原理上將，超聲波測距有脈沖回波法、共振法和頻差法。其中脈沖回波法測距常用，其原理是超聲傳感器發(fā)射超聲波，在空氣中傳播至被測物，經(jīng)反射后由超聲波傳感器接收反射脈沖，測量出超聲脈沖從發(fā)射到接收的時間，在已知超聲波聲速的前提下，可計算被測物的距離H

30、，即：H=vt/2。由于溫度影響超聲波在空氣中的傳播速度；超聲波反射回波很難精確捕捉，致使超聲波在空氣中傳播的時間很難精確測量。這些因素使超聲波測距的精度和范圍受到影響。（1）溫度對超聲波波速的影響空氣中傳播的超聲波是由機械振動產生的縱波，由于氣體具有反抗壓縮和擴張的彈性模量，氣體反抗壓縮變化力的作用，實現(xiàn)超聲波在空氣中傳播。因此超聲波的傳播速度受氣體的密度、溫度及氣體分子成份的影響。其中溫度對超聲波在空氣中的傳播速度有明顯的影響，當需要精確確定超聲波傳播速度時，必須考慮溫度的影響。（2）超聲波回波聲強影響超聲波回波聲強與被測物得距離有由直接的關系，實際測量時，不一定是第一個回波的過零點觸發(fā)。這種誤差不能從根本上消除，但是可以通過根據(jù)測量距離調整脈沖群的脈沖個數(shù)以及動態(tài)調整比較電壓來減小這種誤差。（3）電路本身影響電路硬件和軟件本身存在一定的缺陷，因此會造成測量誤差，主要表現(xiàn)為：啟動發(fā)射和啟動計時之間的偏差。這是源于單片機一次只能處理一件事，所以啟動發(fā)射和啟動計時實際上不能同時完成，是先后完成的，存在時差。但只要指令速度足夠快，其偏差可以忽略。收到回波到被檢測出的滯后。這是源于檢測電路的靈敏度和判斷偏差，從收到實際回波到電路確認并輸出相應信號肯定存在滯后，這和回波信號強弱、檢測電路原理以及