提高超聲波測(cè)距系統(tǒng)精度中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　1 前 言

　　目前大多數(shù)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)都是采用單片機(jī)作為控制核心，利用超聲波傳感器發(fā)出超聲波信號(hào)，超聲波碰到障礙物后反射回來，傳感器接收到回波，單片機(jī)通過對(duì)發(fā)射波和回波的查詢，或利用發(fā)射波與回波觸發(fā)中斷，來開關(guān)定時(shí)器測(cè)出發(fā)射波和接收到回波的時(shí)間差 t，從而計(jì)算出定點(diǎn)離障礙物的距離 S=Ct/2，式中的 C 為超聲波波速。超聲波的波速 C 與溫度有關(guān)，表 1 是超聲波在不同環(huán)境溫度下的波速關(guān)系

　　由此可見，超聲波在空氣中的傳播速度很快，均在 300m/s 以上。由于一般的單片機(jī)時(shí)間分辨率不是很高(晶振頻率為12MHz時(shí)，時(shí)間分辨率為1μs)，加之單片機(jī)查詢發(fā)射波與回波，或利用發(fā)射波與回波觸發(fā)中斷再通過程序啟停內(nèi)部定時(shí)器均需要一定的時(shí)間[1]，所以這種類型的測(cè)距系統(tǒng)的誤差都較大，導(dǎo)致其性能在某些場(chǎng)合下不能滿足要求。　引入專用的定時(shí)/計(jì)數(shù)器 8254 進(jìn)行計(jì)時(shí)，可在很大程度上提高測(cè)距系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

　　2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 8254

　　8254 是專用的定時(shí)器芯片，有 3 個(gè)獨(dú)立的 16位可編程計(jì)數(shù)器，每個(gè)計(jì)數(shù)器可按二進(jìn)制或 BCD　(二—十進(jìn)制)編程，實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，使用非常靈活，功能非常強(qiáng)大?！?254 通過對(duì)加在其 CLK 輸入引腳的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，脈沖最高頻率可以達(dá)到 10MHz，并且可以利用硬件或軟件的辦法任意啟動(dòng)或停止計(jì)數(shù)，利用8254 進(jìn)行計(jì)時(shí)，時(shí)間分辨率更高，如輸入 4MHz的計(jì)數(shù)脈沖，其時(shí)間分辨率可達(dá)到 0.25μs。

8254 是 NMOS 器件，采用雙列直插式 24 腳封裝，它的輸入和輸出都與TTL電平兼容。其引腳排列見圖 1。