王文煒 郭蘭科 周康特 周超 周倩

摘 要：本設(shè)計(jì)以SPCE061A單片機(jī)為核心，利用超聲波測(cè)距的原理進(jìn)行距離測(cè)量，通過硬件和軟件實(shí)現(xiàn)了語音報(bào)距的功能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，這套系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)合理、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性良好，經(jīng)過系統(tǒng)擴(kuò)展和升級(jí)，可以有效地解決汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：SPCE061A；超聲波；語音報(bào)距

隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的提高超聲波將在測(cè)距中的應(yīng)用越來越廣[1-4]。但目前人們可以具體利用的測(cè)距技術(shù)還十分有限，因此，這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。展望未來，超聲波測(cè)距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求。未來的超聲波測(cè)距儀將與自動(dòng)化智能化接軌，與其他的測(cè)距儀集成和融合[5]，形成多測(cè)距儀。隨著測(cè)距儀的技術(shù)進(jìn)步，測(cè)距儀將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學(xué)習(xí)功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。在新的世紀(jì)里，面貌一新的測(cè)距儀將發(fā)揮更大的作用。

為此利用SPCE061A單片機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)一種語音報(bào)距儀，既能實(shí)現(xiàn)距離的精確測(cè)量，又能語音播報(bào)測(cè)量距離

1 系統(tǒng)組成

單片機(jī)控制超聲波模組發(fā)出40kHz在的信號(hào)，經(jīng)放大后通過超聲波發(fā)射器輸出；超聲波接收器將接收到的超聲波信號(hào)經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波處理后，啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，測(cè)得時(shí)間為t，再由軟件進(jìn)行判別、計(jì)算，得出距離數(shù)并送LED顯示。語音測(cè)距儀原理如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟件程序

首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，初始化完畢后，單片機(jī)檢測(cè)是否鍵按下，如有鍵按下，系統(tǒng)開始測(cè)量，超聲波測(cè)距模塊被觸發(fā)，此時(shí)超聲波模塊發(fā)出40KHz的超聲波，同時(shí)檢測(cè)回波，讀取其往返時(shí)間。當(dāng)讀取往返時(shí)間成功后，單片機(jī)計(jì)算測(cè)量距離，并由數(shù)碼管顯示出來，并加以報(bào)讀測(cè)量距離，報(bào)讀結(jié)束后，單片機(jī)返回到初始化狀態(tài)，等待下一次的測(cè)量。圖2為系統(tǒng)流程圖。

3 數(shù)據(jù)測(cè)量與分析

由于實(shí)際測(cè)量工作的局限性，本設(shè)計(jì)在測(cè)量中選取了一米以下的30cm、50cm、70cm、80cm、90cm、100cm六個(gè)距離進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)距離連續(xù)測(cè)量7次，得出測(cè)量數(shù)據(jù)（溫度29℃），如表3所示。從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，測(cè)量值一般都比實(shí)際值要大幾厘米，但對(duì)于連續(xù)測(cè)量的準(zhǔn)確性還是比較高的。

對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)去掉一個(gè)最大值和最小值，再求其平均值，用來作為最終的測(cè)量數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行比較分析，這樣處理數(shù)據(jù)具有一定的科學(xué)性和合理性。從表中的數(shù)據(jù)來看，比較近的距離測(cè)量中相對(duì)誤差也比較大，特別是對(duì)300mm和500mm的距離上，相對(duì)誤差分別達(dá)到了4.9%和4.8%。但從全部測(cè)量結(jié)果看，本設(shè)計(jì)的絕對(duì)誤差都比較小，也比較穩(wěn)定。

4 結(jié)論

該測(cè)距儀是利用超聲波傳輸過程中距離與時(shí)間的關(guān)系，通過凌陽單片機(jī)進(jìn)行硬件的控制和數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算，來實(shí)現(xiàn)測(cè)試距離的目的。該測(cè)距儀有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受外界干擾小、可靠性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

該測(cè)距儀的最小測(cè)量距離為2cm，最大測(cè)量距離為400cm，測(cè)量精度為0.1cm。對(duì)該測(cè)距儀進(jìn)行多次距離測(cè)量，在測(cè)量范圍為30cm-100cm內(nèi)最大相對(duì)誤差為5%，結(jié)果基本滿足設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用的要求。

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