江西省电子信息技师学院 肖家涛
随着科学技术的快速发展，超声波在测距仪中应用越来越广泛，本文介绍了超声波传感器的原理和特性，在分析超声波测距的原理的基础上，以STC89C52单片机设计了测距系统，论证了超声波测距仪的硬件电路和软件设计科学性。该系统设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。
温度（℃）声速（m／s）
表1 超声波波速与温度的影响关系表
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由于超声波系统原理属于波段，它们的波速与热量有关。因此，在不同温度下记录波速，见表1所示。在温度传感器的温度变化，传感器可以在自动情况之下将波速进行一定的记录，从而能够进一步提高测量的准确性。在超声波的波速稳定之后，就可以通过测量两波之间的往返时间，就可以快速的得知距离长短。单片机发送40kHz信号通过超声波装置进行放大，并通过超声波波长适配器输出；作为通过适配器波和环相生态引入到系统中，并关闭超声波当中的应用程序，就可以计算出相应的时间值，通过计算之后再由系统反馈至LCD显示装置进行显示。
超声波的范围通过超声脉冲瞬态超时方法，从传感器到接收器的超声波脉冲被发射的时间以及超声波在空气中传播的速度c，从传感器到目标物体来实现。距离D可以如下获得：D=ct/2。如首先采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号；模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间；测距原理如图1所示。
1 引言
超声波是指超出人类听觉范围（16KHz）的声波。从电子技术和压电陶瓷材料的发展，使超声波技术测试得以迅速发展。超声波技术是基于物理学，电子学，力学和材料科学的常用技术之一（李戈，孟祥杰，国内超声波测距研究应用现状：测绘科学，2011；马庆云，杨辉，激励脉冲宽度对超声发射能量的影响：矿业研究与开发，2008；王纯正，徐智章，主编.超声诊断学(第2版)：人民卫生出版社，1999）。超声技术通过物理过程获得，以产生，传播和接收超声，超声功能，如聚合，定向，反射和传输。他的基本性的原理是基于各种界面现象，反射，折射，衍射，衰减传播的基本原理，即使声音的扩散，在幅度波形相对等的情况之下，通过超声波频率相应变化，进而完成对某些特性和建筑材料的测量并且准确性较高。现阶段常见的问题：超声波传播波速不恒定，难以探测盲点，超声波检测测量精度与检测角度范围的差异（邱平，略论我国非金属超声波检测仪器的发展状况：工程质量，2012；李希胜，吴并臻，连续窄带调频超声波测距方法：北京科技大学学报，2005；潘仲明，简盈，大作用距离超声波传感技术研究：传感技术学报，2011）。本文介绍了超声波传感器的原理和特性，在分析了超声波测距的原理的基础上，以STC89C52单片机设计了测距系统。
2 超声波测距原理分析
通常情况之下使用的单片机超声波进行测距时主要是通过测量超声波在发射波长之后，对两个波之间的相差时间进行测量（廖一，崔慧海，基于弯曲振动超声换能器的远距离测量：机器人技术，2008；马志敏，刘珍秧，一种自动抑制超声波测量盲区的方法：声学技术，2007）。如定义时间差t，然后找到距S=vt/2，其中v是超声波，S为波速。在本系统当中，对系统影响较大的主要因素有四点：超声波振幅，反射模式，入射和反射角度以及仪器的灵敏度。接收器直接接收声音脉冲的能力将取决于最小可测量距离。为了增加测量的覆盖范围并减小测量误差，可以将一组超声换能器分别用作多个超声发射/接收器设计方法。超声波波速与温度的影响关系表如表1。
图1 测距原理框图
3 系统控制设计方案
本次设计是由STC89C52控制定时器产生超声波脉冲并启动内部的计数器开始计时，将电信号转化为超声波信号。超声波在空气介质中进行传播，当遇到障碍物时超声波返回，单片机接收返回的超声波，将超声波信号转化为电信号。通过计算超声波自发射至接收的往返时间差，从而通过计算得到实测距离，并用液晶显示器显示距离，从而达到测量距离的目的，当距离小于接受信号时，报警电路工作，发出报警。此系统设计功能包括：采用STC89C52单片机作为主控制器；采用LCD1602液晶显示对温度以及距离进行测量；带有温度补偿功能（DS18B20传感器）；本次测试的范围控制
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ELECTRONICS WORLD・技术交流在0.02m-4m之间；按键功能：加报警值；减报警值；设置按键。超声波测距仪系统控制如图2所示。
设值时，蜂鸣器发声报警。主流程图如图3所示。将超声波测距仪通过电源线连接到电源，安装好配件，检查完毕后，置于将要测量距离的位置，对准光滑的墙面或物体等待显示结果，当数据稳定后开始记录并连续测三次看看是否存在很较大的数据波动。实物图如图4所示。图2 超声波测距仪系统控制原理图
图4 超声波测距仪实物图
5 小结
超声波是指超出人类听觉范围（16KHz）的声波，超声波技术是基于物理学，电子学，力学和材料科学的常用技术之一。随着科学技术的快速发展，超声波在测距仪中的应用越来越广泛，本文介绍了超声波传感器的图3 主程序设计流程图
原理和特性，在分析了超声波测距的原理的基础上，以STC89C52单片机设计了测距系统，论证了超声波测距仪的硬件电路和软件设计科学性。该系统具有设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快等优点。作者简介：肖家涛（1989—），男，江西吉安人，大学本科，助理工程师，研究方向为电子信息工程技术。
4 主程序设计及整机测试
在本系统当中主要有四部分程序，如按键程序、报警程序、显示程序以及主程序。主程序的主要功能是负责距离的显示、读出并处理HC-RS04的测量距离值，按键控制有效距离限制，当测量的值超过预现阶段，我们国家经济水平不断提升，与此同时国内的科学技术水平也得到了稳步发展，电气自动化控制技术随着国内经济的繁荣发展也得到了更高层次的提升，并逐步运用在社会各行业房中。为了有效地避免火灾的发生，在消防工程中融入电气自动化控制技术，其效果是立竿见影的，能够有效地提高消防工程的运作效率。电气自动化控制技术对消防工程的进步发展发挥了突出的作用。本文就针对电气自动化控制技术在消防工程的控制系统、报警系统、灭火系统等中的具体运用进行了研究，希望相关调研数据能够对电气自动化控制技术在消防工程当中的运用发挥出一定的辅助效果。
火灾是日常生活中较为常见的危害人身、财产安全的一种突发灾害，具有极大的安全隐患。火灾一旦来临，会给人们带来猝不及防的伤害和损失。这就需要我们结合现代先进的科学技术，逐步完善消防工程，尽量在最短最快的时间内防止、控制火灾的灾情。电气自动化控制技术的发展让消防工程与该技术的结合更加可行，尤其是在自动控制、报警和灭火方面上应用最多，达到的效果也非常好（刘影，电气自动化控制在消防工程中的应用解析：工业b，2015）。
特点，相对于以往技术来看，其显现出较突出的长处。1.1 电气自动化技术的不同之处
电气自动化控制技术的运用涉及较多的科学技术内容，目前从其在社会各领域的运用范围出发，电气自动化控制技术的系统不单单要设计好硬件部分，同时要协调设计好软件部分，二者缺一不可，需要统筹兼顾，根据实践中的生产需要进行技术的研究设计。整体来说，电气自动化涵盖的技术层面十分广泛，内容也变得来越来越复杂。1.2 电气自动化的优势
电气自动化其中的一大优势就是具备十分显著的统一性。在电气工程自动化系统当中，常常遇到不同的控制对象，而电子自动化和传统自动化相比较在保持控制的统一性上拥有显著突出的优点，可以面对不一样的控制对象和控制目标达到预期控制目的。使用电气自动化可以高效实现对电气系统的操控。传统自动化控制技术比较传统自动化控制技术更加有效缩短了电力系统对控制系统的反应时间，不但可以对电子信息
漳州市消防支队 罗慧娟
1 现阶段电气自动化控制技术所体现的长处及特征
目前来看，国内的电气自动化控制技术的相关内容包括系统设计、系统研发和管理、技术决策等方面，以电子计算机等电子技术为主要媒介，是电气信息产业的重点发展方向，是我国新兴的高新技术产业。电气自动化控制技术有着自己突出的电气自动化控制在消防工程中的应用
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