PIC16F877a单片机超声波测距系统的软件设计(2)

6.4 误差分析… 22

6.5 本章小结… 23

结论 … 24

致谢 … 25

1 绪论

超声波指的是频率在20000Hz以上的声波，属于机械波的一种。超声波测距的理论基础是基于超声波在弹性介质中传播具有折射和反射的特性，因此在遇到目标物时超声波会发生反射，只要记录超声波从发射到接收所经历的时间，在温度和声速已知的情况下，便可计算出发射点和目标物之间的距离[1]。生活中，在高速公路上广泛应用的超速记录系统便是以超声波测距为基础改进的。

1．1 课题的研究背景

现代科学技术下，传统的测距技术已经无法满足技术进步的需要，传统的尺测和目测由于缺乏准确性已经渐渐被淘汰，新兴的测距技术正在越来越广泛的进入科学技术的各个领域，超声波测距就是其中一种。超声波测距利用超声波的反射折射原理，采用不接触式的测距方式，不受被测物体的物理化学属性及光线的影响，不受恶劣环境的干扰，其实现方式和后期维护便利，并且有着可靠性高和使用寿命长的特点。因此，在现代工业领域和科学勘测中都得到了广泛的应用，如声呐，电动轮车的障碍物自动检测等[2]。利用超声波测距技术往往比较迅速和方便，只要具有被测目标和超声波发射接收设备，在环境温度已知的条件下，便可精确的测量目标物的距离，无需复杂的数据处理系统。超声波测距技术也成为了许多工业领域相关监测和控制系统的基础。

1．2 课题的概述

本课题研究是基于单片机控制的超声波测距系统。研究的主要内容为通过软件编程来实现超声波测距功能中的发射接收功能，距离换算功能和温度检测功能。在软件编译的基础上，将程序下载到实验板上进行实际仿真和测量，给出测量结果并分析误差原因。

对于单片机，我选择的是PIC系列的单片机PIC16F877a。以实验室已有的单片机开发板设计软件程序，单片机开发板已经将所有功能的实现集成到一块板子上，程序中只需对相应功能进行设定即可，将液晶显示板连接到开发板上之后进行程序烧写，程序自动下载至开发板芯片中进行数据处理，并将处理结果通过液晶显示，功能实现。

1．3 课题的应用前景

超声波测距技术近年来的发展十分迅速，并且实际应用也比较多，发展日趋成熟。本课题研究主要对现有的超声波测距理论的实际应用进行研究，通过编写软件程序实际感受超声波测距的原理，并在其基础上进行了改进，如使用温度补偿提高了测距精度，液晶显示以直观的读取测量数据。本课题的研究可以作为许多实际应用的基础和核心，如机器人的自动寻路，汽车的辅助驾驶，高速公路测速等，只需将本课题研究的软件系统移植到各种硬件当中便可放入实际生活中使用。

1．4 本章小结

本章主要介绍了超声波的一些基本情况以及课题的研究背景，应用方向等内容。在前期的开题报告中，针对超声波的一些基本理论已经有了一定的了解，主要通过查阅相关资料，对课题中所需要使用的基础理论有了详尽的了解。本课题中，尤其需要注意的就是对测距精度的要求，所以特别在程序中考虑了有关温度的因素，另外单片机芯片的选择也是重点，综合考虑了以上因素和实验中所需要的相关软硬件之后，课题的研究工作便正式展开。

2 课题所涉及的部分理论原理

2．1 人耳分辨的声波频率范围

人耳所能分辨出的声音的频率是有一点范围的,超出此范围的频率的声波人耳无法识别,一般意义上,人耳所能分辨的听觉极限范围是20赫兹到20000赫兹,低于20赫兹的声波成为次声波,高于20000赫兹的声波成为超声波，超出此范围是,人耳便感觉不出周围声音的存在。人的听觉范围如图2-1所示： PIC16F877a单片机超声波测距系统的软件设计(2):http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_70339.html