超声波的频率在 20kHz 以上的声波，它是机械波的一种。超声波也和大部分的机械波 一样，在介质中遵循一般机械波的传播规律，比如说在介质的分界面处会发生一定的反射 以及折射现象，在介质中传播的过程中会被介质吸收并且也会发生一定程度的衰减。正是 由于超声波具有这些特质，使得超声波更加适合-距离的测量中。随着科技水平的不断提 高，超声波测距技术的应用也就越来越广泛。现在超声波测距仪应用比较广泛的是用于固 定物或液位的测量，但是也可用于物体内部测量，只是适用于物体内部的距离测量会更加 复杂很多。

由于超声测距不用接触物体本身，因此他不受光线、被测物体颜色等的影响，相比较 其他设备更卫生，更耐潮湿、高温和腐蚀气体等恶劣环境，可以不用经常维护确用很长时 间，因此可以大规模应用于纸业、矿业和公路等行业中。可以在多种环境中进行距离的精 准标定，也可直接用于水以及酒、汽油等等液位控制，也能够进行液位差值设定，测量显 示液罐的液位高度。因为这样，超声在各种环境中测距都有较广泛的应用。利用超声波测 距通常比较迅速，更加方便，设置好程序，不需要计算，易于实时操作，而基于单片机的 测距就更加便宜且易操作，并且在测量的准确度也可以满足日常生活实际应用需要的指标 要求，为了使现在的智能机器人能够自主躲避障碍物移动，也很需要装备测距系统的定位 效果，只是相对比较复杂而已。因为这样超声波测距在移动机器人上取得了广泛应用。因 为超声波测距具有诸多的优点，因此在汽车倒车雷达的应用上也得到了极其丰硕的成果。

2.总体方案论证

本章从系统方案等一些方面来进行论证。本设计主要是进行距离的测量和报警， 设计中涉及到的内容较多，主要是将单片机控制模块、超声波测距模块、蜂鸣器报警模

块、4 位数码管显示模块这几个模块结合起来。而本设计的核心是超声波测距模块，其 他相关模块都是在测距的基础上拓展起来的，测距模块是利用超声波传感器，之后选择 合适单片机芯片，以下就是从相关方面来论述的。

2.1 超声波测距离的原理

利用超声波发射装置发射出超声波，然后根据这个接收器所接收的反射回来的超 声波之间的时间差就可以计算距离，这很类似于雷达的工作原理。通过超声波发射装置 发射超声波到被测物体，方向要正对，而超声波的发送时间为装置启动时候，在空气中 的超声波的传播，遵循一定的规则。在传播过程中遇到障碍物（即测量物）立即反射回 发射的超声波，之后接收器接收反射的超声波，计时也立即停止。 （在大气中的超声 波的传播速度以及传播方式和声音是一样的，在 20 度室温下都是 340 米/ s，根据定时 器的记录的时间 t，就可以计算出发射装置到障碍物之间的距离（距离为 S），即：S

=340*t/ 2）

超声波测距的原理是通过超声波发射器向要被测物的方向发射超声波信号，并且 在发射超声波的同一时间计时器开始计时，遇到障碍（即要测的物体）时，传播中的超 声波立即 反射回头，超声波的传播速度为 v，并且从超声波发射出到接收的时间差为

△T，就可以利用最简单的公式计算出从发射点到被测物的距离 S，即距离：

S = V•△ T / 2 ①

这就是所谓的时差测距方法。 由于超声波是一个声波，声波的速度在空气中传播，一定程度上受温度的影响，

声音的表 1 中列出了几种不同温度的速度。在使用中，如果温度变化不大，可以被认为论文网