超声波测距仪(超声波功率计算公式)

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基于STM8的红外超声测距仪

超声波作为一种特殊的声波，具有很强的指向性，在空气中的传播速度远小于光速，传播时间容易检测。因此，回波渡越时间法[1]目前广泛用于中广泛采用回波-渡越时间方法[1]，即检测从超声波发射器发出的超声波，经气体介质传播到接收器的时间即为渡越时间。渡越时间与气体中的声速相乘，就是声波传输的距离。该测试方法对于超声波探头的要求相对比较高，不适合做长距离测量。本文设计的超声波 主要用于10 m以上的长距离测量，要求可靠性高，稳定性好。因此，本文采用的设计方案来实现这一功能。

1超声波测距原理

超声波发生器中有一块共振板和两块压电晶片。当其外部频率等于压电晶片的固有频率时，压电晶片会产生共振，并带动共振板一起振动，这样就产生了超声波[2]。在电路中， 本文采用红外结合超声波的方式来实现测距主要是利用红外传输的快速性、及时性的特点，使用对板发射、接收来实现测距，以解决利用反射原理实现的超声波要经过反射而损耗大量能量导致测量距离比较短的问题。在系统设计中，首先，设定两块板为主从板，主板先发射，从板处于接收状态。主板发射完毕后切换模式为接收状态，从板相反。由于红外的传输速度为光速，可以认为是无穷大，从板一捕获到红外信号即可开启计数器计数，等再次捕获到超声波信号时，停止计数。其间的时间差，即为超声波的传输时间T，则计算的距离S=V×T。

2系统软

系统的硬件结构分为四部分：控制超声波的传输、接收波的放大、数据处理和显示。其结构如图1所示。

2.1 红外和超声波发射

在超声波测距系统中，40 kHz的超声波信号是最理想的信号，而红外线的最佳频率是38 kHz。硬件电路如图2所示。在超声波发射电路中，由R4、C9、D1组成的D-R-C吸收电路，保证了Q1能够稳定可靠的工作而不损坏。38 kHz红外方波和40 kHz超声波方波由单片机的定时器产生。图3是在超声电路中L2和超声探头P1和C10之间的共振的波形图，其被衰减了10倍。图4是红外发射波形图。

2.2 红外和超声波接收电路设计

本系统中的红外接收电路主要由HS0038B红外接收管和R32、C23、R33组成。获得的红外信号IRR作为计数器的启动信号直接输入STM8微控制器的捕获功能引脚。红外接收电路如图5所示。当红外信号接收管HS0038B接收到红外信号并输入STM8微控制器的捕获中断引脚时，经过滤波判断为有效值，然后启动计数器开始计时。

超声波接收电路主要由接收头、三级三极管放大电路、包络检测电路、滤波电路等组成。其电路如图6所示。当接收到超声波信号时，计数器立即停止计数，计算时间差t

图7为超声波接收端和经典二极管检测电路波形放大后输出的超声波接收端信号波形，通过输入STM8微控制器的另一个捕捉引脚，控制定时器停止。

2.3 系统软件设计

STM8单片机控制器主要完成红外和超声波的中断响应和传输定时，产生38 kHz和40 kHz的方波驱动各自的三极管，以及红外和超声波信号的滤波、数据处理、距离计算和测量距离显示。系统程序流程如图8所示。

该红外超声波系统主要用于工业横梁上的移动起重机。实际应用

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