基于单片机的超声波测距系统的设计文献综述

 2021-09-25 08:09

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随着时代的变迁,人类的测量方法也在跟着变化,工具更是五花八门。最初是以具体实物测量,如英国女王的脚长,所以英寸叫foot。在19世纪法国人制作了一把标准米尺,用铂铱合金制作的,把子午线长度的四千万分之一设置为一米,但是尺子会有热胀冷缩的现象,还会有一定程度的磨损。随着科学技术的发展,测量技术也有着千变万化,超声波被发现了。

超声波的定义为:人们能听到声音是由于物体振动产生的,它的频率在20HZ-20KHZ范围内,超过20KHZ称为超声波,低于20HZ的称为次声波。常用的超声波频率为40KHZ。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,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。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用的要求。超声波技术以广泛的应用于工农业生产,通信、医疗以及家用电器等领域。

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,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声波可用于非接触测量,具有不受光、电磁波等外界因素干扰的优点,是利用计算超声波在被测物体和超声波探头之间的传输来测量距离的,对被测目标无损害。而且超声波传播速度在相当大范围内与频率无关。所以随着科学技术的快速发展,超声波将在测距仪中的应用越来越广。

随着计算机技术、自动化技术发展,测距与识别问题在工业中变得十分重要。例如,传统的如钢卷尺接触式测量仪在测量一定距离时,这种仪器对于高3m的顶板安设困难,且测量不准确。在自动化装配、检测、分类、加工与运输等过程中,要对随意放置的工件进行作业,这就必须对工件的位置、姿势。种类自动地进行判别,尤其在在工件运输过程中进行识别,则问题更为复杂与困难,因此人们急切需要各种非接触式的测距仪。

我们目前的非接触式测距仪常采用超声波、激光和雷达,红外线等。但激光和雷达测距仪造价偏高,红外线测量距离又太短,不利于广泛的普及应用,在某些应用领域有局限性,相比之下,超声波方法具有明显突出的优点:超声波的指向性强,能量消耗缓慢,因此可以直接测量较近目标的距离,很合适;超声波对外界光线和电磁场不敏感,可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中;超声波传感器结构简单、体积小、费用低、信息处理简单可靠,易于小型化与集成化,并且可以进行实时控制。

对于现如今高速发展的科学技术和越来越智能化的社会生活来说,超声波测量技术还需要不断发展,来满足社会进步的需要。现阶段的超声波测距还没有到达顶峰,还有很大的发展空间,而怎样实现超声波测量技术的更智能化,更实用性,是今后超声波测量技术的发展方向。举例来说,目前,军事领域中,潜水艇的超声波测距系统还需要完善其隐蔽性等性能;勘探领域中,还需要克服地形等环境因素所造成的影响;医学领域中,如超声波探伤技术,还需要进一步提高其测量精度。这些都是现在超声波测量技术的不完美之处,需要进一步改进。

毋庸置疑,未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨,与其它的测距仪集成和融合,形成多测距仪。随着测距仪的技术进步,测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能,最终发展到具有创造力。在新的世纪里,面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。

现在超声波测距系统越来越注重其实用性,因此现在单片机和超声波测距系统开始紧密结合起来。比如说,汽车内置的倒车防撞系统,潜水艇的音波发射系统,医学器械的探伤系统等等,现在都在大量使用单片机来完成其各个任务。这说明,现在在超声波测距方面,单片机的使用正在成为主流。

单片机的出现无疑是近代计算机技术发展史上的重要事件,它使嵌入式计算机系统实现了单片集成,并促使通用处理器向嵌入式微处理器发展,如今,嵌入式微控制器与嵌入式微处理器形成了嵌入式系统中两个重要组成部分。它的形成与发展,使现代电子技术进入到一个崭新的智能化时代,并推动了计算机外围器件的发展。

单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。。

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