王文煒 郭蘭科 周康特 周超 周倩

摘 要：本設(shè)計以SPCE061A單片機為核心，利用超聲波測距的原理進行距離測量，通過硬件和軟件實現(xiàn)了語音報距的功能。經(jīng)實驗證明，這套系統(tǒng)軟硬件設(shè)計合理、抗干擾能力強、實時性良好，經(jīng)過系統(tǒng)擴展和升級，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)場的位置監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：SPCE061A；超聲波；語音報距

隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的提高超聲波將在測距中的應(yīng)用越來越廣[1-4]。但目前人們可以具體利用的測距技術(shù)還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發(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)展的社會需求。未來的超聲波測距儀將與自動化智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合[5]，形成多測距儀。隨著測距儀的技術(shù)進步，測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。在新的世紀里，面貌一新的測距儀將發(fā)揮更大的作用。

為此利用SPCE061A單片機設(shè)計開發(fā)一種語音報距儀，既能實現(xiàn)距離的精確測量，又能語音播報測量距離

1 系統(tǒng)組成

單片機控制超聲波模組發(fā)出40kHz在的信號，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經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進行檢波處理后，啟動單片機中斷程序，測得時間為t，再由軟件進行判別、計算，得出距離數(shù)并送LED顯示。語音測距儀原理如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟件程序

首先進行系統(tǒng)的初始化，初始化完畢后，單片機檢測是否鍵按下，如有鍵按下，系統(tǒng)開始測量，超聲波測距模塊被觸發(fā)，此時超聲波模塊發(fā)出40KHz的超聲波，同時檢測回波，讀取其往返時間。當讀取往返時間成功后，單片機計算測量距離，并由數(shù)碼管顯示出來，并加以報讀測量距離，報讀結(jié)束后，單片機返回到初始化狀態(tài)，等待下一次的測量。圖2為系統(tǒng)流程圖。

3 數(shù)據(jù)測量與分析

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

對測量的數(shù)據(jù)去掉一個最大值和最小值，再求其平均值，用來作為最終的測量數(shù)據(jù)，最后進行比較分析，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，比較近的距離測量中相對誤差也比較大，特別是對300mm和500mm的距離上，相對誤差分別達到了4.9%和4.8%。但從全部測量結(jié)果看，本設(shè)計的絕對誤差都比較小，也比較穩(wěn)定。

4 結(jié)論

該測距儀是利用超聲波傳輸過程中距離與時間的關(guān)系，通過凌陽單片機進行硬件的控制和數(shù)據(jù)的分析、計算，來實現(xiàn)測試距離的目的。該測距儀有結(jié)構(gòu)簡單、受外界干擾小、可靠性強、操作簡單等優(yōu)點。

該測距儀的最小測量距離為2cm，最大測量距離為400cm，測量精度為0.1cm。對該測距儀進行多次距離測量，在測量范圍為30cm-100cm內(nèi)最大相對誤差為5%，結(jié)果基本滿足設(shè)計和實際應(yīng)用的要求。

[參考文獻]

[1]譚進懷，馮地耘.超聲波語音測距系統(tǒng)在車輛避障中的應(yīng)用[J].微計算機信息，2008，（12）：122-123.

[2]羅萍.基于單片微型計算機的語音播報測距儀的設(shè)計[J].自然科學(xué)報，2008，（12）：79-82.

[3]趙珂.時差法超聲測距儀的研制[J].國外電子器件，2005，（1）：65-67.

[4]牛余鵬，成曙.基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)[J].測控技術(shù)，2005，24 （4）：77-79.

[5]張謙林.超聲波檢測原理和方法[M].北京：中國科技大學(xué)出版社，1993.3-26.