不超过。系统调试完后应对测量误差和重复致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。仪器精度分析及如何提高超声测距精度本章将要分析温度对超声波声速的影响，超声波回波检测对超声波传播时间的影响，超声传感器所加脉冲电压对测试精度的影响。在此基础上，设计了超声波数字测距仪。实验表明，注意以上三方面的因素能够提高超声测距精度。超声波测距由于其在使用中不受光照度电磁场色彩等因素的影响，加之结构简单成本低，在机器人避障和定位汽车倒车水库液位测量等方面已经有了广泛的应用。从原理上讲，超声测距有脉冲回波法共振法和频差法。其中脉冲回波法测距常用，其原理是超声传感器发射超声波，在空气中传播至被测物，经反射后由超声传感器接收反射脉冲，测量出超声脉冲从发射到接收的时间，在已知超声波声速的前提下，可计算被测物的距离，即由于温度影响超声波在空气中的传播速度超声波反射回波很难精确捕捉，致使超声波在空气中传播的时间很难精确测量。这些因素使超声波测距的精度和范围受到影响。本章从引起超声测距误差的原因入手，分析了温度对超声波声速的影响回波检测对时间测量的影响和超声传感器所加电压对测量精度和范围的影响。在此基础上，开发出了以单片机为核心，采用压电超声传感器，应用广泛的超声测距仪。空气中传播的超声波是由机械振动产生的纵波，由于气体具有反抗压缩和扩张的弹性模量，气体反抗压缩变化力的作用，实现超声波在空气中传播。因此，超声波的传播速度受气体的密度温度及气体分子成份的影响。例如时，，时，，时，，从上面的计算可以看出，温度对超声波在空气中的传播速度有明显的影响。当需要精确确定超声波传播速度时，必须考虑温度的影响。超声波从超声传感器发出，在空气中传播，遇到被测物反射后，再传回超声传感器。整个过程，超声波会有很大的衰减。其衰减遵循指数规律。设在距离超声接收器处有被测物，超声波频率越高，其衰减越快。同时超声波频率的过高会产生较多的副瓣，引起近场区的干涉。但是，超声波频率越高，指向性越强，这点有利于距离测量。由于超声回波随距离的增加而变得十分微弱，所以在设计超声接收电路时，要设计较大放大倍数万倍级和较好滤波特性的放大电路，使回波易于检测。制作超声传感器的材料分为磁致伸缩材料和压电材料两种。超声测距常用压电材料传感器，例如压电超声传感器。超声传感器外加脉冲电压的幅值会影响压电转换效率。当压电材料不受外力时，其应变与外加电场强度的关系为，其中为应变电场常数。超声传感器外加的脉冲电压影响压电材料的电场强度，从而影响其应变量和超声转换的效率，进而影响超声波幅值。这些会直接影响超声波的回波幅值。所以，为提高压电转换效率，提高超声测距精度和范围，应尽量提高超声传感器外加脉冲电压的幅值。系统设计针对温度回波和所加脉冲电压对超声测距精度的影响，在设计超声测距仪时，从硬件和软件两方面综合考虑，设置了发射接收和显示几部分构成了超声测距仪的系统结构。整个装置的中心控制和信号处理单元为单片机，超声传感器采用收发超声传感器。发射电路由脉冲产生电路和发射电路组成。脉冲产生电路的主要任务是产生脉冲电压。它由与非门和电阻电容构成振荡电路，由单片机口控制其是否工作。发射电路主要任务是提高脉冲电压的幅值，它主要由脉冲变压器和开关管构成。脉冲产生电路的输出电压经脉冲变压器升压后输出到超声传感器。其中，脉冲变压器对脉冲电压变换值的大小直接影响测距范围，应尽量提供脉冲变压器副边电压幅值。接收电路的主要任务是检测回波，并向单片机发出中断以停止计时。接收电路设计的好坏直接影响超声波在空气中传播时间的测量。接收部分电路由检波电路滤波放大电路和整形电路组成。检波电路拾取回波中的正半波，以便后级电路放大整形电路把回波信号整理为单片机系统能够接收的信号并向单片机申请中断以停止计时。接收电路的主体是滤波放大电路。由于超声回波信号十分微弱并含有噪声，较小，所以接收电路设置了两级高值的滤波放大电路。滤波放大电路采用二阶带通滤波放大器，级和二级滤波放大电路采用相同的结构和参数。软件设计超声测距仪软件控制着系统的工作。软件修正利用下面公式在完成系统设计和制作装置后，对设计的电路进行了超声测距实验。发射的脉冲数应选择合适，脉冲个数多时，发射换能器可以克服其振动惯量而获得充分的振动，其它声波模式影响较小，发射的超声脉冲能量大但此时测距的盲区也大测距盲区指的是可以测量的最小距离，般选择由个脉冲组成。电路在米处的测量结果，幅值较小，测量过程中曾出现掉电现象，功率管发热严重，这说明功率消耗比较大。可以看出，本电路的测量距离明显提高，而且管子基本没有发热现象，电源保持稳定。可见，本电路的设计由于经过较严格的推导，器件选择合理，各参数得到优化，改善了换能器与功放间的阻抗匹配。转换效率得到明显提高。电路控制方便，性能表现良好，在距离处仍能得到较清晰的回波，使大范围的超声测距成为可能。使用脉冲回波法测量距离，在考虑温度对声速度的影响回波检测对超声传播时间的影响以及超声传感器所加电压对压电转换效率的影响时，超声测距精度可以提高。所以在制作超声测距装置时，应增加温度测量环节，设计高放大倍数和高值的滤波放大电路，并提高加在超声传感器上的电压幅值。总结本设计系统采用了美国公司生产的单片机芯片。以及其它常用芯片如等来设计超声波的接发收电路，实现了超声波从发射到接收的传送时间，从而得到待测距离。系统设计具有硬件结构简单工作可靠测量误差小。在经多次的实践中超声波测得的距离还不是很长，还应该在这方面大大研究改进，使其功能更加完善并在各个地方中得到广泛的应用。致谢本次毕业设计能够成功的完成，要特别感谢许勇刚老师的教导，我从他身上学到了很多东西，他认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益非浅。在此我还要感谢在设计过，最高位为零，不点亮次高位为，先看最高位是否为不亮，最高位不亮，次高位也不亮，次次高位为，先看次高位是否为不亮，次高位不亮，次次高位也不亮两字节无符号数乘法程序，四字节两字节无符号数除法程序商余数程中所有给予我真诚热情帮助的老师和同学，才使我能顺利完成设计。最后，也要感谢各位老师能抽出时间来对我的毕业设计进行评论，谢谢,参考文献贾伯年传感器技术南京东南大学出版社，阎石数字电子技术基础北京高等教育出版社，赵晶高级应用北京人民邮电出版社，周学毛汇编语言程序设计北京高等教育出版社，李叶紫单片机应用教程北京清华大学出版社，马西秦自动检测技术北京机械工业出版社，楼然苗系列单片机设计实例北京北京航空航天大学出版社，罗万钧汇编语言程序设计陕西西安电子科技大学出版社，刘守亦单片机应用技术陕西西安电子科技大学出版社，肖玲尼印刷电路北京清华大学出版社，梁立编程序设计基础与语言陕西西安电子科技大学出版社，附录硬件电路附录程序中断入口程序，主程序为显示数据存放单元为最高位，为为位定时器毫秒初值超声波肪冲个数控制为赋值的半开启测距定时器收到反射信号时标志位为计算距离子程序，测量间隔控制约重新开启测距定时器中断程序中断，发超声波用中断，毫秒中断次启动计数器，用以计超声波发送完毕延时，避开发射的直达声波号开启接收回波中断外中断，收到回波时进入关计数器将计数值移入处理单元接收成功标志显示程序为最高位，为最低位，先扫描高位共阳段码表不亮延时程序距离计算程序计数值超声波的频率功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。压电式超声波发生器的原理压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和个共振板，当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。超声波测距的原理超声波测距的原理般采用渡越时间法。它通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所发射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差，然后求出距离。般采用渡越时间法即，其中为测量点与被测物体之间的距离，为声波在介质此处为空气中的传播速度，为超身波发射到返回的时间间隔。由于超声波也是种声波，其声速与空气温度有关，般来说，温度每升高摄氏度，声速增加米秒。下表列出了几种温度下的声速表声速与温度的关系表温度摄氏度声速米秒在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的，计算时取为。如果测距精度要求很高，则可通过改变硬件电路增加温度补偿电路的方法或者在硬件电路基本不变的情况下通过软件改进算法的方法来加以校正，为了节省成本减小电路的复杂性提高电路的稳定性，本文采用编写软件改进算法的方法加以校正。如果环境温度变化显著，则必须考虑温度补偿问题。空气中声速与温度的关系可表示为式声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。超声波发生器可以分为两类类是用电气方式产生超声波，类是用机械方式产生超声波。本课题属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现。利用超声波测距原理，测量低速行驶车辆与飞机的距离，当车辆与飞机的距离小于安全距离