基于超声波的移动测距系统设计作者：谭广通来源：《电子世界》2012年第23期 【摘要】该系统是以空气中超声波的传播速度为确定条件，利用发射超声波与反射回波的时间差来测量障碍物的距离。本设计主要分为硬件模块和软件模块。以智能小车为平台来实现移动测距，采用PWM控制直流电机，采用AT89S52单片机进行控制及数据处理，该测距系统主要由超声波发射电路、超声波接收电路、单片机控制电路、寻迹电路、温度补偿电路、直流电机驱动电路及显示电路构成。利用所设计出的超声波测距系统，对不同的距离进行了测试，并进行了误差分析。最后对测距系统进行了验证。实验表明，该系统对室内有限范围内的障碍物距离测量具有较高的精度和可靠性。 性描写
【关键词】超声波；智能小车；寻迹；温度补偿；测距同质化
1.引言
超声波是一种指向性强的，能量消耗比较慢的波。它在介质中传播的距离比较远。因而
超声波经常用于距离的测量，可以解决超长度的测量。超声波测距与其它非接触式的检测方式方法相比，如电磁的或光学的方法不受光线，被测对象颜，电磁干扰等的影响。超声波对于被测物体处于黑暗，有灰尘，烟雾，电磁干扰，有毒等恶劣的环境有一定的适应能力。因此在液位测量，机械手控制，车辆自动导航，物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辩力，因而其准确度也较其它方法高，而且超声波传感器具有结构简单，体积小，信号处理可靠等特点。无论从精度还是从可靠性方面，超声波测距做得都比较好。利用超声波检测迅速，方便，计算简单，又易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。具有广泛的发展前景。
超声波在使用方面也是比较方便和快捷的，超声波测距模块小巧方便，使用起来比较容易。在动态测距的系统中使用起来比较方便，安装容易，在车载的测距系统中运用较为广泛。
这种方案能实现对进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，移动测距可以更精确的多角度测量，温度补偿提高测量精度，PWM脉宽调制（Pulse Width Modula-tor）控制直流电机，运用灵活方便。
2.总体方案设计
（1）驱动方式的选择：本设计采用的是PWM控制直流电机。PWM具有很强的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点。直流电机由电动机、转子位置传感器和电子开关线路三部分组成。
（2）CPU的选择：本设计采用的是AT-89S52生物阳光单片机，AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。在芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash。
联想网御防火墙（3）显示系统的选择：本设计采用的是LCD液晶显示。单片机系统中使用液晶显示模块作为输出器件具有以下优点：显示质量高；数字式接口；体积小、重量轻；功率消耗小。抽气机原理
3.硬件设计
虎鼬本系统以AT89S52单片机作为智能小车的检测和控制核心，对小车的整个行驶过程进行实时监控，使用超声波测量物体的距离，用马达控制驱动芯片L298N控制小车的行驶，小车可以在行进的同时显示被测物的距离。该系统基于可靠的硬件设计和软件的浮点运算
在行进和检测过程中的精确控制，整个系统的电路结构简单，可靠性高[1]。实验测试结果满足要求，系统硬件方框图如图1所示。
3.1 寻迹模块
5对红外发射管和红外接收管全部在一条直线上，黑线同一边的两个传感器之间的宽度不得大于黑线的宽度。小车前进时，始终保持沿着黑线行走的轨迹，当小车偏离黑线时，正中间的发光二极管变亮[2]，说明是低电平，而旁边的发光二极管将变暗，说明是高电平，它就能检测到黑线，把检测的信号送给小车的处理，控制系统发出信号对小车轨迹予以纠正。若小车回到了轨道上，即中间显示高电平，旁边4个显示低电平，则小车会继续前进；最外边的两对红外发射管和红外接收管用于后备保护，它的存在是考虑到小车由于惯性过大会依旧偏离轨道，再次对小车的运动进行纠正，从而提高了小车寻迹的可靠性。现场实测表明，虽然小车在寻迹过程中有一定的左右摇摆。但只要控制好行驶速度就可保证车身基本上接近于沿着轨道行驶。
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