超声波是超声波传感器的发射模块按特定的方向发出的，在开始发射时就启动定时器计时，超声波在传播的过程中碰到障碍物就立马返回，当返回的波被超声波的接收模块检测到时就立刻结束时间的计数。最后根据声波在空气里面的传播的速度v和总的计时时间t（往返时间）测算出被测物与超声波模块之间的距离。测量距离d为 

这就是时间差测距法。式中v：超声波的传播速度；t：超声波往返所需时间。

从上述方程式可以看出，测距的精确度主要由单片机的计时精度和声波的在空气中的速度两方面决定。由于单片机的内部定时器决定了传播时间的计时准确度，所以本设计选用的是12MHz的晶振，由于AT89C51单片机是12分频的，用这个晶振分频后，计算定时准确，减少了计算的距离的误差。超声波在某一介质中传播时，它的速度取决于当时所处的介质的状态，例如：超声波在空气中传播时，空气的温度会随季节、天气、时间等因素发生改变，不稳定的温度的高低变化也会造成超声波在空气中的传播速度的变化。本设计所采用的是自带温度补偿电路的US-100超声波模块，它能够根据所处的环境温度对测距结果进行校正，因此测量结果精度较高。

2。3  方案论证

2。3。1  超声波测距的优越性

利用超声波进行测距。超声波具有良好的方向性，能在一定的范围内按特定的方向沿着直线进行传播[1]。固体、液体和气体中超声波在传播过程中的速度是可能会改变的，因为超声波在传播过程中的速度会受到当时所处介质的温度、压力、湿度等很多种原因的影响，但如果是在统一的外部环境下，如果超声波在同一种介质中传播时，它的速度就会是一个不变的数。这是超声仪表进行测距的基础。超声波如果在有差别的介质的分界层面上传播就会发生反射、叠加或透射等情况[2]。超声波测距仪就是根据这些超声波的特点，超声波接收模块接收从物体表面反射回来的回波，由模块内部的电路处理计算从而达到探测目标物的距离的目的。如果把超声波测距与红外传感测距做一个对比，如果使用红外传感器进行测距的话，当所测目标物的距离不同时，目标物反射给传感器的光的强弱也是不一样的，目标物离传感器较近时反射的光强一些，反之，当目标物较远时，它反射给传感器的光相对就弱一些。所以红外传感器测距其实就是根据目标物反射给传感器的光的强弱来大致辨别目标物的距离，所以与红外传感测距相比较，超声波测距的准确度更高一些、所能适用的范围更加广泛。文献综述

2。3。2  超声波测距方法的选择

方案一

采用相位检测法：利用发射波和被目标物反射的接收回波之间的相位差包含的距离信息来实现对被测目标距离的测量[3]。

方案二

声波幅值检测法：利用发射出去的波和被目标物所反射的接收回波之间声波的幅度差所包含的距离信息来实现对被测目标距离的测量。并依据特定的公式计算出被测物的距离。

方案三

渡越时间检测法：利用发射波和被目标发射的接收回波之间声波的时间所包含的距离信息来实现对被测目标距离的测量。并根据一定的公式算出目标物距离。

归纳对照三种测距方式：相位检测法最为精确，但是其所能测量的距离较短，电路比较复杂；幅值法是最简单价格最便宜的一种方法，测量距离也不够精确，因此一般不采用；时间检测法是居中的，电路不太复杂，所能测量的距离及测量精度也都很好，所以被广泛应用。因此我选择方案三。