机器人超声测距数据的采集与处理
基于myrio的移动机器人测距系统设计
当遇到障碍物再返回给传感器[３] ꎮ 由此计算前方障碍物的距
离ꎬ式(１) 为距离计算公式ꎮ
Ｓ
＝
ｖ∗ｔ ２
(１)
超声波测距传感器实物如图 １ 所示ꎮ
ＬａｂＶＩＥＷ 是一种编程语言ꎬ由美国国家仪器( ＮＩ) 研发ꎬ类似于 Ｃ 语言编程ꎬ但又与 Ｃ 语言编程有很大区别[４] ꎮ 如图 ３ 所示ꎬ ＬａｂＶＩＥＷ 使用的是图形化编辑语言 Ｇ 编写程序ꎬ编译环境包括 前面板和程序框图ꎬ前面板可以创建很多控件ꎬ程序框图主要 用来编写常见的逻辑结构[５] ꎮ 这种编程方式容易理解ꎬ方便初 学者学习和使用ꎮ
机器人控制的基本流程
机器人控制的基本流程英文回答：Basic Control Flow for Robotics.1. Sensor Data Acquisition:Collect data from sensors (e.g., cameras, encoders, IMUs) to gather information about the robot's environment and internal state.2. Data Processing and Perception:Analyze the sensor data to extract meaningful information, such as object detection, obstacle mapping, and state estimation.3. Planning and Decision-Making:Determine the appropriate actions to take based on theprocessed data and high-level goals. This involves path planning, motion planning, and task allocation.4. Actuation and Control:Send commands to the robot's actuators (e.g., motors, servos) to execute the planned actions. This involves controlling the robot's movement, position, and orientation.5. Feedback and Correction:Continuously monitor the robot's behavior and compareit to the desired outcomes. Make adjustments to the control commands based on the feedback to improve performance.6. Learning and Adaptation:Over time, the robot can learn from its experiences and adapt its behavior to improve its performance in different situations.中文回答：机器人控制的基本流程。
超声波传感器的使用方法和测距准确度
超声波传感器的使用方法和测距准确度超声波传感器是一种常用的测距设备，它利用了声波在空气中传播的特性来测量距离。
在工业自动化、智能家居和机器人等领域，超声波传感器被广泛应用。
本文将介绍超声波传感器的使用方法和测距准确度，以帮助读者更好地了解和应用这种传感技术。
一、超声波传感器的工作原理超声波传感器通过发射超声波脉冲并接收反射回来的声波来测量距离。
其工作原理基于声波在空气中传播的速度是已知的，因此可以通过测量声波的往返时间来计算距离。
传感器的发射器发射超声波脉冲，然后等待接收到反射波的时间，通过测量时间间隔就可以得到距离。
二、超声波传感器的使用方法超声波传感器的使用非常简单，只需连接至相应的电路和控制器。
在测距前，用户需要进行以下几个步骤：1. 确定适当的超声波传感器型号：超声波传感器有多种不同型号和规格可供选择，因此用户需要根据实际需求选择适合的型号。
一般来说，传感器的功耗、测距范围和精度是需要考虑的重要因素。
2. 连接电源和信号线：超声波传感器通常需要接入电源和信号线，以便传输测距数据和控制信号。
用户需要根据传感器的规格和要求，正确连接相应的线缆。
3. 安装传感器：根据实际应用场景，用户需要将超声波传感器正确安装在测距的目标物体附近。
要保证传感器与目标物体之间没有遮挡物，以充分发挥传感器的功能。
4. 数据采集和处理：连接超声波传感器后，用户可以通过相应的控制器或电路板来采集和处理传感器输出的数据。
一般情况下，用户可以将测距数据用数字设备进行显示或存储，也可以通过编程实现更复杂的功能。
三、超声波传感器的测距准确度超声波传感器的测距准确度是使用者非常关注的一个重要指标。
其测距准确度主要受到以下几个因素的影响：1. 传感器频率：超声波传感器的频率决定了其测距能力的上限。
一般来说，频率越高，传感器的测距精度越高。
但是高频的传感器通常功耗也较高，因此需要根据实际需求权衡测距范围和功耗。
2. 目标物体的特性：不同的目标物体对超声波的反射能力不同，这也会影响传感器的测距准确度。
超声波精确测距的研究
超声波精确测距的研究超声波测距是一种重要的无损检测技术，在工业、医疗和科研等领域具有广泛的应用价值。
随着科学技术的发展，对超声波测距的精度和稳定性的要求也越来越高。
本文将围绕超声波精确测距的研究展开，首先介绍超声波测距的背景和现状，然后提出存在的问题和相应的研究方法，最后分析实验结果并展望未来研究方向。
超声波测距的研究现状超声波测距的方法主要有时间差法、幅值法、频率法和相位法等。
其中，时间差法是最常用的方法，其原理是利用超声波传播速度与传播时间的乘积来确定距离。
目前，研究人员已经提出了多种优化时间差法测距的技术，如多普勒频移补偿、回波信号增强、噪声抑制等。
问题提出尽管现有的超声波测距方法已经取得了一定的成果，但仍存在一些问题。
首先，测距精度受到多种因素的影响，如超声波传播速度的变化、检测表面的粗糙度等。
其次，现有的方法在低噪声环境下测距效果较好，但在复杂环境下，如存在多径效应、衰减效应等时，测距精度和稳定性会受到较大影响。
因此，如何提高超声波测距的精度和稳定性是亟待解决的问题。
研究方法为了解决上述问题，本文采用了以下研究方法：1、实验设计：设计不同距离、不同材料的超声波测距实验，以模拟实际应用中的各种情况。
2、数据采集和处理：利用高精度数据采集卡和信号处理软件，获取超声波回波信号，并进行信号增强、噪声抑制等处理。
3、误差分析：通过对实验数据的分析，找出影响测距精度的主要因素，并对其进行误差分析。
实验结果与分析实验结果表明，超声波测距的精度和稳定性得到了显著提高。
在近场区域内，测距误差小于1%，稳定性良好；在远场区域内，测距误差略高，但仍在可接受范围内。
通过对实验数据的分析，发现超声波传播速度的波动和检测表面粗糙度是影响测距精度的主要因素。
在复杂环境下，本文所采用的方法具有较好的鲁棒性和抗干扰能力。
结论与展望本文通过对超声波精确测距的研究，提出了一种有效的优化方法，提高了测距精度和稳定性。
然而，仍存在一些局限性，如对复杂环境的适应能力有待进一步提高。
协作机器人技术的数据采集和分析方法
协作机器人技术的数据采集和分析方法随着人工智能和机器人技术的不断发展，协作机器人成为了工业自动化中不可或缺的一部分。
协作机器人能够与人类共同工作，并通过与人的交互来提高生产效率和工作质量。
为了实现这种协作，在协作机器人技术中，数据采集和分析方法起着至关重要的作用。
本文将介绍协作机器人技术的数据采集和分析方法，并探讨其在工业领域中的应用。
首先，数据采集是协作机器人技术中的关键步骤。
数据采集的目标是从各种传感器中获取有关环境、物体和人类行为的信息。
这些传感器可以包括视觉传感器、力/力矩传感器、激光传感器等。
视觉传感器用于感知环境中的物体、人和其他机器人的位置和姿态，力传感器用于感知机器人受到的外部力和力矩，激光传感器用于获取环境的深度信息。
通过结合不同类型的传感器数据，可以全面地获取关于环境和任务的信息，为后续的数据分析奠定基础。
其次，数据采集后需要进行分析。
数据分析的目标是通过对采集的数据进行处理和解释，以便实现协作机器人的智能行为。
数据分析可以包括以下几个方面：目标检测和识别、动作识别和预测、环境建模和路径规划。
目标检测和识别是指通过对图像或点云数据进行处理，识别出环境中的物体、人和其他机器人。
动作识别和预测是指通过对传感器数据的时序分析，推测人类或其他机器人的意图，并预测其后续动作。
环境建模是将传感器采集到的数据转化为对环境的模型，用于路径规划和决策-making。
在协作机器人技术中，数据采集和分析的方法是多样的。
其中一种常用的方法是基于深度学习的方法。
深度学习是一种基于神经网络的机器学习方法，通过大量标注数据的训练，可以用于目标检测和识别、动作识别和预测等任务。
卷积神经网络（CNN）是深度学习中常用的网络结构，可以提取图像和点云数据中的特征。
循环神经网络（RNN）可以用于处理时序数据，用于动作识别和预测。
此外，还有一些其他的深度学习方法，如生成对抗网络（GAN）、强化学习等，也可以用于协作机器人的数据分析。
超声波测距实验报告
超声波测距模块工作原理
超声波发射器发射 一组超声波脉冲
脉冲遇到物体后反 射回来
超声波接收器接收 反射回来的脉冲
通过计算发射和接 收脉冲之间的时间 差，得到物体与传 感器之间的距离
编写Arduino程序，控制 超声波传感器发送和接收 信号
连接Arduino板与电脑， 上传程序并运行
调整超声波传感器的角度 和位置，确保测量距离准 确
开始测量
准备超声波传感器和Arduino板 连接超声波传感器和Arduino板 编写程序，设置触发和接收引脚 启动Arduino板，开始测量距离
数据记录和处理
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
拓展应用场景：将超声波测距技术 应用于更多领域，如自动驾驶、智 能机器人等。
降低成本：通过优化设计和生产工艺， 降低超声波传感器和测距系统的成本， 使其更广泛地应用于各种领域。
感谢您的观看
汇报人：XX
实验步骤
准备实验器材
超声波传感器 添加标题
连接线 添加标题
添加标题 Arduino开发板
添加标题 面包板
跳线 添加标题
测量工具 添加标题
添加标题 电脑和软件
添加标题 实验环境
搭建实验装置
准备超声波传感器、 Arduino板、面包板、跳 线等材料
连接超声波传感器与 Arduino板的引脚
连接Arduino板与面包板 的引脚
学会使用超声波传感器进行距离测 量
学会分析实验数据，得出结论
掌握数据处理和分析技巧
学习如何使用超声波传感器进行距 离测量
超声波传感器在移动机器人的应用(探测障碍物)
超声波传感器在移动机器人的应用（探测障碍物）摘要：移动机器人通过各种传感器系统感知外界环境和自身状态，在复杂的环境自主移动并完成相应的任务，超声波传感器以其独有的特征而被青睐，关键词：超声波传感机器人障碍物探测前言：随着机器人技术的发展，自主移动机器人以其灵活性和智能性等特点，在人们的生产生活中应用越来越广泛，移动机器人要获得自主行为，其最重要的任务之一是获取关于环境的知识。
这是用不同的传感器测量并从那些测量中提取有意义的信息而实现的。
视觉、红外、激光、超声波等传感器都在移动机器人中得到实际应用。
超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，有两种形式：横向振荡（横波）及纵和振荡（纵波）。
在工业中应用主要采用纵向振荡。
超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度不同。
另外，它也有折射和反射现象，并且在传播过程中有衰减。
在空气中传播超声波，其频率较低，一般为几十KHZ，而在固体、液体中则频率可用得较高。
在空气中衰减较快，而在液体及固体中传播，衰减较小，传播较远。
利用超声波的特性，可做成各种超声传感器，配上不同的电路，制成各种超声测量仪器及装置，并在通迅，医疗家电等各方面得到广泛应用。
超声波传感器以其性价比高、硬件实现简单，成本低，不易受电磁、光线被测对象颜色烟雾影响等优点，在移动机器人感知系统中得到了广泛的应用。
但是超声波传感器也存在一定的局限性，主要是因为波束角大、方向性差、测距的不稳定性(在非垂直的反射下)等，因此往往采用多个超声波传感器或采用其他传感器来补偿。
超声波传感器在移动机器人的应用由于用超声波测量距离并不是一个点测量。
超声波传感器具有一定的扩散特性，发射的超声能量主要集中在主波瓣上，沿着主波轴两侧呈波浪型衰减，左右约30°的扩散角，但对于移动机器人很难保证其自身运动姿态的稳定性，采用超声波传感器固定在移动机器人车身的探测方式，当移动机器人偏离平行墙面时，探测系统往往很难得到实际的距离。
测距及视觉处理技术在识别及拾取机器人中的应用
中图分类 号 ：Ｔ ２ ２ Ｐ ４
文献标 识码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ — ６ ３ （０ ８ ６ ０ ３ ０ ０ ２ ６ ７ ２ ０ ）０ — ３ — ３
０ 引 言
随着 机器 人 时代 的 临近 ，人 们越 来 越崇 尚使 用 高科
技产 品解 决 日常 生活 中的问 题 。由 于公 共场 所人 员 流动
测距及视 觉处理技术在 识别及拾取机器人 中的应 用
乔 春 雨 ，李 伟 ，杨 达 毅 ，杜 微
（ 长春 工 程 学 院 机 电 学 院 ，吉林 长春 １０ １ ） ３ ０ ２
摘
要 ：主要 阐述机 器人 利 用超 声波和 红 外测距 ，通 过视 觉传 感 器 （ 像 头 ）分 析前 方 物体 的存 在 形 态 ， 摄
较 大 ， 随 时 可 能 出 现 垃 圾 ，清 洁 工 人 随 时 清 扫 ，工 作 难
搜 索 ，得 到一 组 连续 数 据 ，根据数 据 的 变化 特 征 即可 确
定 目标偏 离 机器 人 正前 方 的角 度 ，判断 结 束后 ，机 器 人 根据 所得 数 据旋 转相 应 的角 度 ，使 得 目标处 于 机器 人 正 前方 。接 下来 机 器人 继续 向着 目标 方 向前进 ，到达 指 定 位置 后进 行 抓取 。这 样 在设 计加 工 制造 精 度可 以保 证 的 前 提 下 ，对 目标 的抓 取 准确 率高 。在 目标处 于 机器 人 正
上 要 到来 的投 放 阶段 提 供 了依 据。
面与 障碍 物 体归 为一 类 。事 先给 定 可疑 物 （ 被机 器人 探 测 到并 关 注 的有 可能成 为 目标 物体 的物 体 ）一 个 高度 阈 值 ，所 有 高 于高 度 阈值 的可 疑物 体视 为 障碍 物体 （ 可 不 被 机 器 人 处 置 的机 器 人 身边 的静 止 物体 ） ，不 高于 阈值 的物体 则进 行第 二 次判 断 ，即使用 图像 处 理对 比数 据 库 （ 储 着 根据 以往 经 验 统计 出每 类 目标 物 体 的 特征 数 据 存
机器人感知与定位技术的使用方法
机器人感知与定位技术的使用方法在现代科技领域中，机器人的应用越来越广泛，并扮演着越来越重要的角色。
而机器人能够完成任务的关键是它的感知与定位技术。
机器人感知与定位技术是指机器人通过传感器和算法来感知和判断自身位置以及周围环境的技术。
本文将介绍机器人感知与定位技术的使用方法及其在不同领域中的应用。
一、机器人感知技术的使用方法1. 传感器选择：机器人的感知技术主要依赖于各类传感器，例如视觉传感器、声音传感器、力传感器等。
在选择传感器时，需要根据任务需求、环境特点和机器人的功能来确定所需传感器的类型和数量。
2. 数据采集与处理：机器人通过传感器感知到的数据需要进行采集和处理以生成可用的信息。
这一步骤涉及到数据的滤波、噪声去除、特征提取等处理方法。
根据具体情况，可以使用各种算法和技术，如滤波器、卷积神经网络等来提高数据的准确性和可用性。
3. 环境建模：机器人在感知环境时，需要将感知到的数据转化为可识别和理解的环境模型。
这一过程涉及到点云处理、图像处理、空间定位等技术。
通过对环境进行建模和分析，机器人能够更好地适应环境并做出相应的决策。
二、机器人定位技术的使用方法1. 室内定位：机器人在室内环境中的定位可以利用多种技术手段，如惯性导航系统、传感器融合、无线通信等。
这些方法可以通过计算机算法和模型来实现对机器人位置的准确估计。
同时，可以结合地标标识、环境特征等进行增强定位。
2. 室外定位：机器人在室外环境中的定位相对复杂一些。
常见的定位方法包括全球定位系统（GPS）、惯导系统、视觉定位等。
室外定位涉及到地理信息、地图数据和机器人自身运动轨迹的融合，以获得准确的定位结果。
3. SLAM技术：SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）是指机器人同时进行定位和地图构建的技术。
通过结合感知数据和运动信息，机器人可以在未知环境中实现自主导航和地图构建。
SLAM技术在自动驾驶、无人机等领域有着广泛的应用。
机器人数据处理的说明书
机器人数据处理的说明书一、引言在科技的快速发展和智能化的趋势下，机器人成为了人们生活和工作中的重要角色。
机器人拥有强大的计算和处理能力，可以帮助人们完成各种任务。
本说明书旨在介绍机器人数据处理的方法和技术，帮助用户更好地理解和应用机器人数据处理。
二、数据采集1. 数据源机器人数据处理的第一步是数据采集。
机器人可以通过各种传感器来获取数据，如摄像头、声音传感器、触摸传感器等。
这些传感器可以收集到机器人周围环境的各种信息。
2. 数据记录机器人将从传感器中采集到的数据进行记录。
数据记录的方式可以是实时记录或定时记录。
实时记录指的是机器人将数据实时传输到数据处理系统中，定时记录则是机器人按照一定时间间隔将数据存储在本地的存储设备中。
三、数据处理1. 数据清洗数据处理的第一步是对采集到的数据进行清洗。
由于传感器的误差和干扰等原因，采集到的数据可能存在一些噪声。
机器人会通过一系列的算法和方法来去除这些噪声，使得数据更加准确和可靠。
2. 数据分析清洗后的数据将被送到机器人的数据分析模块中进行分析。
数据分析的目的是从大量的数据中提取有用的信息和知识。
机器人通过数据分析可以了解周围环境、判断人类行为、预测未来趋势等。
3. 数据建模数据分析的结果将用于机器人的数据建模。
数据建模是机器人数据处理的重要环节，它利用机器学习、神经网络等算法，将数据转化为模型。
这些模型可以帮助机器人做出更准确的决策和判断。
四、数据应用1. 自主决策通过数据处理和分析，机器人可以做出自主决策。
机器人可以根据环境和任务需求，选择最优的动作和方式来完成任务。
例如，在自动驾驶中，机器人可以根据交通状况和路线规划，自主决定执行的动作，保证行驶的安全和高效。
2. 人机交互数据处理还可以用于机器人与人类之间的交互。
机器人可以通过语音识别、情感分析等技术，理解人们的指令和情感。
同时，机器人也可以通过合成语音、表情等方式，主动与人类进行交流和沟通。
3. 智能服务机器人数据处理的应用还涵盖了各个领域的智能服务。
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初始化 设置中断方式、 开中断 选 择 一 路 通 道 "#
。
放大后的交流信号经光电隔离送入比较器，比较器 的作用是将交流信号整形输出一个方波信号，此方 波 信 号 上 升 沿 使 & 触 发 器 触 发 ， 向 345 发 中 断 申 请 。在 中 断 服 务 程 序 中 ， 读取时间计数器的计数值， 并结合温度换算出的速度算出发射到接收的距离。 图 + 给出了一路超声波接收电路原理图（略去多路 选择开关） 。
图 # 三路超声波测距系统结构框图
#;
《电子技术应用》!""# 年第 $ 期
计算机应用
’(M #,! ’ #! M #" G !
接 收
/!" G ! ##+ ’ #! M #" G ! K +(+ !! N* ’ K #! M #" G ! !! N* !!" ! #G !
’(M #""G! ’(M K +## ’ 6!"! ">#"* #G!
!"! 超 声 波 发 送
这部分包括超声波信号的产生、 多路选择及换能 器等环节。 超 声 波 发 送 脉 冲 如 图 ! 所 示 。 $" >?@ 的 超 声 波 发 送 脉 冲 信 号 由 单 片 机 ,- . %# 的 9 # 6 " 口 送 出 ， 其脉冲宽 度 及 脉 冲 间 隔 均 由 软 件 控 制 。 脉 冲 宽 度 约 为 #!% ! & A !"" ! & 8 即 在 一 个 调 制 脉 冲 内 包 含 % A , 个 $" >?@ 的 方 波 。脉 冲 发 送 间 隔 取 决 于 要 求 测 量 的 最 大 距 离 及 测 量 通道数。本系统有三路测距通道，采用分时工作， 按 上、 中、 下的顺序循环测距。若在有效测距范围内有 被测物的话， 则在后一路超声波束发出之前应当接收 到前一路发出的反射波，否则认为前一路无被测物。 因此按有效测距范围可以估算出最短的脉冲间隔发 脉冲间隔时间 送 时 间 。例 如 ： 最 大 测 距 范 围 为 %( 时 ， 实 际 应 取 % " ’" (& 。 % 5 ! & ’ ( 5 ! B % 0 ’$" ! ’" (& ，
! 系统硬件设计
为了能在测量距离的同时判断出物体的大致形 状， 应设计成多传感器测距系统。经分析可知， 频率 为 $" >?@ 左 右 的 超 声 波 在 空 气 中 传 播 的 效 率 最 佳 ； 同 时， 为了方便处理， 发 射 的 超 声 波 被 调 制 成 $" >?@ 左 右、 具有一定间隔的调制脉冲波信号。该测距系统结 测距系统由超声波发 构框图如图 # 所示。由图可见， 送、 接收、 时间计测、 微机控制和温度测量五个部分 组成。
学 出 版 社 1 #22" 0 !& 3 +2
\
收到数据否？
\
三个数据 都收到否？
[
取数据并放入 相应的地址单元
[
返回
! 沈 美 明 1 温 东 蝉 -45*678 汇 编 语 言 程 序 设 计 .*/- 北 京 0
清 华 大 学 出 版 社 1 #229 0 #&9 3 #2: + 童 诗 白 -模 拟 电 子 技 术 基 础 .*/-北 京 0高 等 教 育 出 版 社 1 #2&& 0 !+: 3 !$2 $ 陈 维 明 - 移 动 机 器 人 监 督 控 制 和 超 声 导 航 .;/-北 京 ：
机器人作为一种能代替人工作业的智能机器， 有 着 广 泛 的 应 用 前 景 。其 关 键 技 术 取 决 于 机 器 人 视 觉 系 统设计的精确与否。超声波传感器以其价格低廉、 硬 件容易实现等优点， 被广泛用作测距传感器， 实现定 位 及 环 境 建 模 。超 声 波 测 距 作 为 辅 助 视 觉 系 统 与 其 他 视觉系统 （ 如 ..1 图 象 传 感 器 ） 配合使用， 可实现整 个 视 觉 功 能 234 。 超声测距原理很简单，一般采用渡越时间法： 即
超声波 发送脉冲 ……
! " #$ 0 ! ， 其 中 ! 为 机 器 人 与 被 测 物 之 间 的 距 离 ， #
为 声 波 在 介 质 中 的 传 播 速 度 （ # 5 ’’# 6 $ !# 7 % 0 !3’ ， ( 0 &， % 为摄氏温度） $ 为超声发射到返回的时间间 隔。本超声测距系统共有 ’ 对超声换能器， 分别放在 智能移动车的上、 中、 下三个位置上。本系统采用一 并将 片 ,- . %# 单 片 机 对 三 路 超 声 信 号 进 行 循 环 采 集 ， 数据送到数据缓冲区存储
传输有错否？
[
向下位机发送 命令 “"#”
\
向下位机发送 “""” 命令 图 % 上位机数据接收子程序框图
清 华 大 学 计 算 机 系 1 #22# 9 张 曲 光 1郝 风 奇 - 微 机 控 制 超 声 扫 描 测 距 系 统 .</-计 算 技 术 与 自 动 化 1 #2&2 ； ! 0 9% 3 %"
子程序入口 开辟存放数据 的地址单元
力、 密度对声速都将产生直接的影响。因此需对声速 加以修正。对于测距而言， 引起声速变化的主要原因 是 媒 质 温 度 的 变 化 。本 文 采 用 声 速 预 置 和 媒 质 温 度 测 量相结合的方法对声速进行修正， 可有效地消除温度 变化对精度的影响。 影响测量误差的因素很多，还包括现场环境干 扰、 时基脉冲频率等。 本系统硬件简单、 容易实现、 测距范围比较大、 测
计算机应用
机器人超声测距数据的采集与处理
杭州浙江大学电气工程学院 （ ’#""!3 ） 纪 良 文 蒋 静 坪
摘 要： 介绍一种基于单片机控制的三路超声测距系统的构成、 工作原理和误差分析。 利用本系 单片机 串行通讯 数据采集
统及其设计方法可以作为农业机器人辅助视觉系统。 关键词： 机器人 超声波测距
2#8!4
。 上 位 机 采 用 9. : %,; 。
当上位机需要数据时， 向下位机发出申请， 下位机通 过 中 断 的 方 式 向 上 位 机 发 送 数 据 。上 位 机 与 下 位 机 通 过 <= : !’! 串 行 口 相 连 。
#!% ! & ’" (& )# 计 数
盲区 比较器 输出波 中断申请 图 ! 超声波发射脉冲及一个通道工作时序图 虚假反射波
发送换能器 发送换能器 发送换能器 接收换能器 接收换能器 接收换能器
发 送 的 超 声 波 脉 冲 经 多 路 选 择 开 关 .1 $"%! 按 序 分别送到上、 中、 下三路发送换能器上。采用缓冲器
.1 $"%" 是 考 虑 用 其 两 个 门 来 驱 动 一 路 发 送 换 能 器 ，
缓 冲 器
务 就 是 每 隔 +" 9E 产 生 ( F < 个 $" G-. 的 方 波 作 为 超 声 脉冲并按序送到三个通道， 即产生如图 ! 所示的超声 波发射脉冲，图 ! 也给出了一个通道的工作时序图。
% " 中 断 服 务 程 序 流 程 图 如 图 ( 所 示 。 CD% " 中 断 子 程 序读取 ? H & 转换结果，并将相应数值转换为环境温 度值； 根 据 %# 内 容 计 算 时 间 CD% # 停 止 % " 、 %# 计 数 ， 并进行最终距离的计算。先计算超声波传播速度： !，
再计算距离： 并将计算 " I ++# > $ !# ’ # H !6+ ， $ I "! H ! ， 结 果 送 入 缓 冲 区 以 备 通 讯 。 %# 工 作 在 方 式 !1 并 设 计 成门控方式。
%&$ 微 机 控 制 部 分
由单片机控制的多路选择开关来决定上、中、 下 三 个 通 道 分 时 工 作 的 顺 序 。 3& $"(! 的 : 侧 选 择 发 送 通道， ; 侧 选 择 接 收 通 道 ， 由 <= 3 (# 的 4 # > # 和 4 # > ! 按 使 顺 序 发 出 通 道 选 择 信 号 ， 接 到 3& $"(! 的 ? 、 @ 端， 发送通道与接收通道一一对应地接通。 由于受环境温度以及超声固有宽波束角等因素 的影响， 超声传感器所测量的值与实际值总有一些误 差 。本 超 声 测 距 系 统 采 用 曲 线 拟 合 的 最 小 二 乘 法 对 测 量数据进行拟合， 使 其 精 度 达 到 A $ 89 左 右 。
%"、 %# 置 初 值
启 动 %"、 发射 %#， 超声波， 开始计数 盲区延时等待 允许接收
PQRS
三通道顺序 测完否
& 触发器置位
D
;
图 $ 超声测距主程序流程图
!"# 时 间 计 测
超声波从发射到接收的间隔时间的测定是由单 片 机 内 部 的 计 数 器 %# 来 完 成 的 。 在 调 试 过 程 中 出 现 的发送部分与接收部分的直接串扰问题是由于换能 器之间的距离不大， 有部分声波未经被测物就直接绕 射到接收换能器上。 从发射开始一直到 “虚假反射波” 结 束 0(2 这 段 时 间 ， 通 过 控 制 触 发 器（ 6$ )7 6$ ） 不能触 发， 从而不会发中断申请， 可有效躲避干扰， 但也会形 成所谓的 “盲区” 。 本 系 统 的 盲 区 约 为 !" 89 左 右 。
至 触 发 器