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    23

    5.3 调试测温模块 25

    5.4 调试按键电路 26

    5.5 调试总系统 27

    6．实验结果及分析 32

    6.1 实际数据记录 32

    6.2 误差分析 33

    结论 34

    致谢 35

    参考文献 36

    1.绪论

    超声波具有指向性好，抗干扰能力强，传播距离较远，能量衰减小等优点，被用来测距。这种非接触式测距方法成本低，快速，环境适应能力强，因此受到了广泛的应用[1]。工程中常常要用超声波测量井底深度，房屋高度，管道长度；驾驶中倒车、防止盗贼扒车用超声波测距实现智能防碰撞，机器人智能技术中更是离不开这种非接触式的测距方式。近年来，与生活、生产息息相关的超声波测距产品越来越多，比如：液位测量仪，测厚仪，电机驱动，防盗报警等。

    超声波测距有渡越时间法，幅度检测法，相位检测法，检测幅度法易受反射波影响，相位检测法测量范围较小[2]，因此常用时间测量法，本文介绍的超声波多功能测距仪就是基于测定超声波往返时间差得到结果的。

    超声波电路由脉冲发生电路、驱动发大电路、电声转换电路、接收检测电路、声电转换电路构成，这部分的集成电路技术已经很成熟了，本课题就不再重复，直接使用超声波测距产品HY-SRF05.

    国外，近年来此领域的发展很快，澳大利JEHAWK公司HPAWK系列产品使超声波测距技术有了重大的突破，它不仅拓宽了超声波测距技术的应用场合，而且使用智能调节技术，大大提高了超声波产品的可靠性及性能指标，让用户使用无后顾之忧。智能的全自动调节法波频率，自动的温差补偿功能使其工作更加稳定可靠[3]。HPAWK系列产品还拥有灵活多样的通讯方式，可编程的故障保护模式，它还拥有先进的远程GSM、CDMA、互联网调试功能，使得用户随时可以得到技术支持[4]。HPAWK产品以及它尖端的技术稳定可靠的工作质量，在化工、电力、冶金、煤矿、码头、水处理、轻工及食品卫生等行业得到广泛的应用。

    国内超声波测距仪的发展主要采用引进加仿制等手段，还有许多合资企业代理国外相应产品。在该领域，我国的发展相对国外还有很大的差距，存在着仪表可靠性差，产品性能低，及装备差等问题。

    基于超声波测距的产品技术主要有测量精度及测量范围两方面的问题，也是研究的重点方向。测量误差主要因为声速受环境影响大，超声波在传播中衰减，返回时的回波会展宽，这些问题使得超声波测距不再适用于精度要求高的场合。近年来，好多专家针对这些误差来源提出了温度补偿法，在硬件电路上增加了增益自动调节环节，对回波信号进行小波去噪[5]，增益补偿等，使得超声波测距精度得到了提高。

    目前，相位探测法、声谱轮廓分析法及二者的结合是主要的降低传输时间不确定度的方法。厦门大学的童风学者提出了一种回波轮廓分析法[6]，此种方法在测距种通过探测两次求取回波轮廓包络曲线来求得回波的起点，从而使测量精度有了很大的提高。

    本课题以单片机MSP430F149为核心，利用超声波收发模块，设计一个多功能测量仪器，能够在测距的基础上，完成面积和体积的测量，通过键盘操作选择需要的测量功能，并将测试结果在LCD1602上显示出来。此多功能测距仪还增添了测量温度模块，标准挡板比较方案大大提高了测量精度。

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