章节　　随着电子技术的发展，测距技术更加先进设备，从使用卷尺人工展开丈量，到用水准仪和三角理论展开测量计算出来，甚至使用激光测距等，这些测量手段因精度较低、操作者繁复或成本高而不尽人意。随着超声波的应用于日益普遍，成像测距在测试领域中获得应用于，该类产品如进口的超声波液位计、超声波测位仪等性能虽好，但价格昂贵。

目前，超声波传感器技术已普遍用作工业、国防、交通、生物医疗和家庭领域。超声波传感器技术与信息技术、构建工艺结合，为研发智能化、高灵敏度的超声波仪器设备建构了有利条件。鉴于此，运用嵌入式单片机技术、融合CAN总线通信协议标准、设计一种嵌入式超声波测距仪具备相当大的发展前景。它可以做成本低、外围电路非常简单、功能齐全、需要符合一定的测量拒绝。

　　1　超声波传感器　　1.1　典型结构　　超声波传感器是利用超声波的特性而研制的传感器，超声波传感器的典型结构如图1右图。它是把成正方形的两个压电晶片（亦称双晶振子）按照忽略的极性粘贴在一起，再行引向两个电极。压电晶片上面有金属震动板和圆锥形振子。

圆锥形振子具备很强的方向性，便于发送到和接管超声波。超声波传感器使用金属或塑料外壳，其顶部有屏蔽栅。　　　　1.2　测距原理　　超声波具备频率较高，沿直线传播、方向性好、绕射小、穿透力强劲、传播速度慢（大约340m/s，与声速完全相同）等特点。

　　超声波对液体和液体的击穿能力强劲，特别是在对于在阳光下不半透明的液体，可以击穿几十m的深度。超声波遇上杂质或分界面时会产生反射波，利用这一特性可包含超声波探伤仪或测距仪。

超声波遇上移动物体时会产生多普勒效应（DopplerEffect），使接管到的频率发生变化，由此可做成多普勒测距系统。　　超声波测距原理是超声波升空分析仪收到的超声波脉冲，经媒质（空气）传遍物体表面，光线后通过媒质（空气）传遍接管分析仪，测得成像脉冲从升空到接管所需的时间，根据媒质中的声速，求出从分析仪到物体表面之间的距离。

另设分析仪到物体表面的距离为L，成像在空气中的传播速为v，从升空到接管所需的传播时间为t，则有：L=vt/2。由此可见，被测距离L与传播时间之间具备确认的函数关系，只要能测得时间t，才可欲出有距离L，通过软件构建必要在显示器上表明L的值。

　　2　硬件电路设计　　2.1　整体方案设计　　根据所给的设计拒绝，即具备数字表明、键盘输入、超声波升空与接管、能通过CAN总线与上位机展开通信、异常情况自动报警等功能。可以构架出有此嵌入式超声波测距仪的整体方案设计框图如图2右图。从图2中可以显现出整体硬件电路设计主要还包括：微处理器AT89C51部分、电源电路部分、超声波升空与接管电路部分、键盘输入部分、CAN总线通信部分、LED表明部分。

现将重点讲解超声波升空、接管电路和CAN总线通信电路的明确设计。　　　　2.2　超声波测距电路　　超声波测距电路主要还包括两个部分：超声波升空电路和超声波接管电路，明确的电路设计如图3右图。

图2中上半部分就是超声波升空电路，微处理器AT89C51通过编程在端口P16产生一个40kHz的超声波信号，经过两个74LS14非门将信号驱动整形，再行由三极管Q9对其展开缩放，最后经过变压器T1送往超声波传感器CSB-T40，这样就可以通过超声波传感器CSB-T40收到适当的超声波信号。而图3中的下半部分就是超声波接管电路，超声波信号通过障碍物升空到超声波传感器CSB-R40后，产生一定的电信号，电信号通过集成块BX1490缩放后送往了2个74LS14非门电路整形，最后转入微处理器AT89C51的P17端口。这样就已完成了1次超声波测距的扫瞄过程，它可以通过程序来掌控计数器，将计数器的数据切换为适当的时间，再行用时间除以超声波的传播速度后除以2，既可以获得障碍物与超声波传感器之间的距离。

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