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1、1文献综述超声波是一种振动频率高于声波的机械波1，它具有频率高，波长短，绕线现象小， 特别是方向性好，能够成为射线定向传播等特点。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢， 在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测往往比较迅 速，方便，计算简单，易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实时的要求， 因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。 超声波检测技术作为无损检测技术的重要手段之一2，在其发展过程中起着重要的作 用，它提供了评价固体材料的微观组织及相关力学性能、检测其微观和宏观不连续性的有 效通用方法。由于其信号的高频特性，超声波检测早期仅使用模拟量信号的分析，
2、大部分 检测设备仅有 A 扫描形式，需要通过有经验的无损检测人员对信号进行人工分析才能得出 正确的结论，对检测和分析人员的要求较高，因此，人为因素对检测的结果影响较大，波 形也不易记录和保存，不适宜完成自动化检测3 4。 由于超声波的速度相对于光速要小的多，其传播时间就比较容易检测5，并且易于定 向发射，方向性好，强度好控制，因而人类采用仿真技能利用超声波测距。超声波测距是 一种利用声波特性，电子计数6，光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法。超声 波测距在某些场合有着显著的优点，因为这种方法是利用计算超声波在被测物体与超声波 探头之间的传输来测量距离的，因此它是一种非接触式的测量，所以它
3、就能够在某些特定 场合和环境比较恶劣的情况下使用。 超声波是一种频率超过 20kHz 的机械波7。超声波作为一种特殊的声波，同样具有声 波传输的基本物理特性反射、折射、干涉、衍射、散射。超声波具有方向性集中、振幅 小、加速度大等特点，可产生较大力量，并且在不同的媒质介面，超声波的大部分能量会 反射。利用超声波检测往往比较迅速，方便，易于做到实时控制，并且在测量精度方面能 达到工业实用的要求，主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液 位、井深、管道长度等场合。 基于 AT89C51 单片机倒车防撞报警系统由单片机内部系统，外部测距系统，报警系统 等组成，其中外部测距系统设计是该
4、设计的主要环节。测距有多种方式，比如，激光测距， 微波测距，红外线测距和超声波测距等。但是，超声波测距不失为一种简单可行的方法8 9 10。一、系统硬件电路的设计 汽车倒车防撞报警系统主要由自动测距系统、中央处理机、控制系统、距离显示和报 警设置及辅助单元等部分组成11。 ATMEL 公司 AT89C51 单片机，是一种低功耗、高性能、片内含 4KB，FlashROM 的 8 位 CMOS 单片机，工作电压范围为 2.76V(实际使用+5V 供电)， 8 位数据总线。它有一个可编程的全双工串行通信接口，能同时进行串行发送和接收。 通过 EXD 引脚（串行数据接收端）和 TXD 与外界进行通信。
5、本超声波测距系统以 AT89C51 为中央处理器，其系统原理框图如下。2系统上电工作后，由脉冲发生器发出脉冲信号，该脉冲信号一方面通过驱动的电 路推动脉冲发生器发出超声波脉冲，另一方面，触发 AT89C51 内部定时器 T1 开始定 时，同时由 AT89C51 控制按时间自动改变放大器增益，即按发射波未到达接收器的传 播时间逐渐增大放大器增益。接收到超声回波经过放大和滤波后，一是直接送给鉴幅 器，二是经峰值保持电路提取回波峰值作为阀值的基准信息。AT89C51 通过 ADC0809 采样回波峰值，经过软件加权处理后作为鉴别阀值，再经过 ADC0809 送给鉴幅器。当 回波包络中某个波被鉴别出来
6、时，则立即触发外部中断 INT1 关闭定时器 1，同时， P1.1 设置检测窗口。由 T0 计数器窗口内鉴别回波个数 N，根据 N 确定下次鉴别给定 值的大小，闭环控制至 N=5 为止。然后从补偿值表中取出与 N 对应的补偿值，对 T1 的计时时间进行修正，获得超声波实际的往复传播时间，再通过 3B 浮点运算求出距离， 由 AT89C51 串行通信口送 LED 显示。 二、超声波测距系统的软件设计12 AT89C51 单片机和其开发应用系统具有语言简洁，可移植性好，表达能力强，表达方 式灵活，可进行结构话设计，可以直接控制计算机硬件，生成代码质量高，使用方便等诸 多优点。超声波测距仪就是用 A
7、T89C51 单片机开发设计的。它采用模块话设计，由住程序、 定时子程序和显示子程序等模块组成。在此给出主程序框图。3参考文献：1 陈莹.基于单片机的超声波测距系统.华中科技大学硕士学位论文 2004.4 2 邱平. 略论我国非金属超声波检测仪器的发展状况.工程质量 1998.13 超声波探伤编写组编著.超声波探伤.北京：电力工业出版社， 1980 年4 李鸣华，余水宝.单片机在超声波料位测量中的应用. 电子技术应用，1998 年5 李丽霞.单片机在超声波测距中的应用.电子技术，2002 年第 6 期6 荀殿栋.数字电路设计实用手册.北京：电子工业出版社， 2003 年7 戴曰章.基于 AT89C51 单片机的超声波测距系统.电气时代，2005 年第 7 期8 董敏学.汽车倒车碰撞防止系统设计.上海汽车，2001.119 董子和，李永辉.超声波测距系统的建立及其在汽车防撞系统的应用，汽车电器 1997 年第 1 期 10 李茂山.超声波测距原理及实践技术.实用测试技术，1994 年第 1 期 11 雷辉.基于 AT89C2051 的智能防撞报警器设计.电气时代，2005 年第 1 期12 黄建兵.超声波精确测距的研究.南京理工大学硕士学位论文 2004.2
