本文主要研究内容

本文将针对超声波测距的原理及其它的应用要求，研究超声波测距的各类方法。本课题研究内容将围绕以上目标展开，主要的工作和后续研究如下：

1.了解超声波的特性，应用，测距的理论基础。

2.理清测距原理，针对目前超声波测距法的单一性，研究是否存在非直接测量时间的更高精度的超声波测距方法，有哪些新的方案，分析各方案的优劣势所在。

3.设计超声波时间测量方案，演示各实践方案的实施过程，判定最佳的时间测量方案。

4.学习超声波传感器，从传感器的材质，型号，应用特性和等效电路方面入手。

5.分析收发一体超声波传感器的优缺点，思考盲点是否可以解决，余振时间可否缩短。

6.依据前面的理论基础设计超声波收发电路，检测电路。

7.学习新一款单片机，完成超声波测距报警器的硬件设计。

8.设计软件编程的流程。

回振法超声波传播时间测量结构

根据回振法的思想，总结以上各个研究工作，可以将基于回振法的时间测量装置表达为下图4-4。

图中的超声波循环模块由超声波发生器和结合电路组成，超声波发生器发射出超声波，经过障碍物反射回接收探头处，接收探头接收超声波信号并经过处理后输出激励信号使得超声波发生器再次发射出超声波，控制单元重复以上过程，则超声波处于不停的循环中。计时模块可用于测量计时开始和结束信号之间的时间，只要使开始信号对应于超声波发生器发射超声波的时刻，使结束信号对应于接收探头接收到超声波信号的时刻，那么计时器的结果就是超声波传播时间了。控制单元是保证电路顺利工作的重要结构，它既是实现电路控制，测量结果处理核心，也是对外的接口，实现显示，与微机通讯，接收操作输入等功能。控制单元以其集成度高，功能齐全，编程灵活等优点，成为实现这一功能块的合适选择，而且可编程的优点为设计改进开发提供了平台。

图5-8中FE为起始脉冲，FE为高时，传感器发射超声波，在接收开始时，发射拖尾可能还没有结束，如果选择一个固定门限，则拖尾有可能被当作回波检测出来。如果把拖尾等噪声作为门限，则远距离的回波幅度就有可能低于门限，造成漏检，因而要采用滑动门限。V(t)即为滑动门限，信号SAMPLE在t0至t1时间窗内对噪声采样，形成V(t)的初值，然后使其按拖尾的规律下降，当低于门限Vn时就不再下降，变成完全由噪声决定的固定门限。另外，由于脉冲干扰频谱较宽，在进入一定通频带的接收机后被放大，频谱被展宽，第二门限设计成脉宽比较电路。只有超过第一门限的信号达到一定宽度时才判为回波信号

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本文概述了超声波检测的发展历史，现状水平和研究意义，从超声波测距原理，超声波测距方案，时间测量方案，收发电路设计和软件结构几个方面进行研究。

以超声波特性为基础，了解超声波测距的原理及横纵向的比较优势。

通过对各类测距方案的研究比较，分析了超声波信号处理法，以回波包络，幅值等系数作为衡量传播时间的间接量实现测距的目的。在此基础上选择最佳的时间测量方案。回振法测量时间方案是超声波测距研究的最简易方案。

作为整个测距的核心部件，超声波传感器的作用是不可替代的。将收发实现一体式的超声波传感器不能避免“盲区”的存在。但对于长距离测距影响不大。

最后，设计了超声波测距中的收发电路，检测电路等超声波测距报警的硬件电路和软件流程。