基于ATmega8单片机的超声波测距仪

　　0引言

　　近年来，随着单片机技术的不断发展，各种具有更高性价比的单片机不断涌现，急需应用在各种工业生产领域，以提高工业装备的使用性能降低其制造成本。超声波测距仪因其结构简单、使用灵活及非接触式检测的特点，正逐渐在国民经济的各个领域得到广泛应用。美国ATMEL公司2002年推出的新款高档AvR单片机ATmegas[’]，具有高档机的性能，价　　与低档单片机相当，因此极具应用价值。笔者选用该款单片机作为核心器件，对其在超声波测距仪中的应用做了一些研究。

　　1超声波测距原理

　　超声波是指频率超过20kHz的声波，因其具有指向性强、在介质中衰减小、传播距离远等特点，经常用于实现距离的测量。超声波测距的常用方法有渡越时间法、频差法、幅值法　　等。其中，渡越时间法因其原理简单，实现方便，而被广泛采用。利用超声波采取渡越时间法测量距离的基本原理是:超声波测距仪控制器通过发送一定频率的脉冲信号，激励超声波发送器产生超声波，超声波通过介质到达物体表面，形成反射波，反射波再经介质传播返回到接收器，由接收器把声波信号转换成电信号，由控制器测出超声波从发射声波到接收所需的时间，再根据超声波在介质中的传播速度，用式(l)计算出距离。其测量原理如图1所示。

　　式中，5为物体距离超声波测距仪的距离;。为超声波在传播介质中的传播速度;t为从发射超声波至接收到回波脉冲的时l间间隔。

　　2基于ATmega8单片机的超声波测距仪硬件结构

　　2.1超声波测距仪总体结构

　　基于ATmega8单片机的超声波测距仪的硬件结构如图2所示。

　　该超声波测距仪的核心部分是ATmesa8单片机，其内部集成了可擦写ro月次以上的FLAsH程序存储器及可擦写105次　以上的E，PROM数据存储器，支持在线编程/应用编程(IsP/　　IAP);采用RISC指令集，大多数为单时钟周期指令，执行速度快，可以达到接近IMIPS/MHz的性能，对以时间为测量基准的超声波测距仪，为其测量精度提供了可靠的保证;另外，　　该单片机内部还集成了10位刀D转换电路，可执行PWM输出功能，极大的简化了控制线路。Atmesas作为测距仪的核心，负责数据采集、处理、显示、外设管理及通讯等作业。报　　警部分可对特殊位置实施报警;温度的测量为超声波的速度修正提供了依据。

2.2超声波发送电路

　　超声波的产生和发送电路如图3所示。Atme娜可产生相位、频率可调的PWM脉宽调制输出。通过PBI引脚，输出频　率为超声波发生器的谐振频率，即4DkHZ的方波脉冲，脉冲宽度及持续时间均可根据实际需要进行调整。超声波发射头TCI取〕一l6B’r在该周期性方波信号的激励下，向外界发射超声波.