基于DSP超聲波測距系統(tǒng)的設計與研究

　　摘要：超聲波具有易于定向發(fā)射、反射性好、傳播速度遠小于光速而便于測距等特點，針對超聲波這些特點，本文設計了一種抗干擾性的超聲波測距系統(tǒng)。該超聲波測距系統(tǒng)以數(shù)字信號處理器(DSP)為核心，結合硬件電路和軟件設計方案，該電路可在2m有效范圍內(nèi)測定距離并顯示。實驗結果表明;該超聲波測距系統(tǒng)具有實時性好、運行可靠、抗干擾能力強等優(yōu)點，可以應用于智能避障、汽車交通等系統(tǒng)中，具有一定的實用價值。

　　引言

　　本設計采用以TMSVC5509數(shù)字信號處理器(DSP)為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測距儀的硬件電路和軟件設計方法。整個電路采用模塊化設計，由主程序、中斷程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。各探頭的信號經(jīng)單片機綜合分析處理，實現(xiàn)超聲波測距儀的各種功能。

　　超聲波測距的原理

　　超聲波測距的基本工作原理是超聲波發(fā)射探頭在某一時刻發(fā)超聲波信號，當這個超聲波在空氣中傳播過程中遇到被測物體后反射回來，就會被超聲波接收探頭接收到。假設超聲波在空氣中傳播速度為v，從發(fā)射到接收的時間記錄為t，發(fā)射到障礙物的距離為H。

　　圖1中被測距離為H，兩探頭中心距離的一半用M 表示，超聲波單程所走過的距離用L 表示，由圖中關系可得：

　　H=Lcosθ (1)

　　θ=arctan(M/H) (2)

　　將式(2)代入式(1)得：

　　H =L cos[arctan(M/H)] (3)

　　在整個傳播過程中，超聲波所走過的距離為：

　　2L = vt (4)

　　式中：v為超聲波的傳播速度;t為傳播時間，即為超聲波從發(fā)射到接收的時間。將式(4)代入式(3)可得：