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电子发烧友 电子技术论坛 基于超声波测距系统的温度补偿电路设计 1 2 3 田胜军 秦宣云 何永强 （1 吉首大学物理科学与信息工程学院 湖南吉首 416000. 2 中南大学数学科学与计算技术学院 湖南长沙 410083 3 中南大学机电工程学院 湖南长沙 410083） 摘要：针对单片机 AT89C52 的超声波微地形测距系统的精度及系统的稳定性，本文着重 对该系统的校正电路进行了系统研究，设计了该系统的温度补偿电路。一方面该电路中的基 于集成温度传感器 DS18B20 的温度检测及补偿电路，提高了数据采集的精度及灵敏度；另一 方面该电路中的基于 MAX813L 芯片的硬件看门狗电路。提高了系统的稳定性。该校正电路的 设计使测距系统具有抗干扰能力强、信噪比和测距精度高等优点。 关键词：超声波；测距；单片机；温度补偿 [中图分类号] TP274+.2 [文献标识码] A 0 引言 在超声波测距系统中，影 响测量精度 的因素很多，包括现场环境干扰 、时基脉冲频 率等；但环境温度对声速的影响最大，从超声波声速经验公式c 331.45 +0.607T 可以看 出，在0-40℃时，声速变化范围为 331.4m/s~354.85m/s 。以超声波在20 ℃的室温条件下的声 速 343.32m/s 为基准，其变化率为 6.83% 。所以温度的影响不能忽略不计。而且在外界上作 条件下，比如在夏天的室外，温度往往不止 40 ℃，所以在基于单片机 AT89C52 的超声波 测距系统中，如图 0-1 所示，必须要对温度进行测量和补偿，以避免温度对测量精度的影响。 1 系统校正电路设计 系统校正电路包括温度检测电路和硬件看门狗电路。温度检测电路用来实时测量周围环 境的温度，补偿传播速度的变化对传播距离的影响；硬件看门狗电路用来提高单片机系统的 稳定性和抗干扰能力，防止程序“跑飞”或者进入死循环。在本系统中，需要 DS18B20 初始 化程序及温度检测程序，单片机主程序流程图如图 1-1 所示。 图0-1超声波测距系统结构组成 图 1-1 单片机主程序流程图图 基金项目：中国大洋矿产资源研究开化协会技术发展资助项目(DY105 －03 －02); 国家自然科学基金资助项目， 电子发烧友 电子技术论坛 1.1 温度检测电路设计 目前，大多数温度测控系统在进行温度检测时，都是用温度传感器将温度转化为电量 后，经信号放大电路放大到适当的范围，再由 A/D转换器转换成数字量来完成的这种电路结 构复杂，调试繁杂，精度易受元器件参数的影响。针对这一情况，利用一线数字温度计(集 成温度传感器)DS18B20 和 MC-51 系列单片机 AT89C52 为主体，构成了一个高精度的多点数 字温度检测系统。DS18B20 是美国 DALLAS 公司必威体育精装版推出的数字式温度传感器，与传统的热 敏电阻温度传感器不同，它能够直接读出被测的温度值，并且可根据实际要求，通过简单的 编程，实现 9-12 位的 A/D 转换。因而，使用 DS18B20 可使系统结构更趋简单，同时可靠性 更高。温度检测子程序流程图如图 1-2 所示。 （1）DS18B20 温度传感器的特点： ·单线接口，只有一根信号线与 CPU 连接，传送串行数据，不需要外部元件。 ·不需要备份电源，可用数据线供电，温度测量范围从-55℃: 125℃，-10℃: 85℃时测 量精度为 0.5℃。 ·通过编程可实现 9 位至 12 位的数字值读数方式，在 93.75 ms 和 750 ms 内，将温度值 转化 9 位和12 位的数字量。 ·用户可自设定非易失性的报警上下限值，报警有哪些信誉好的足球投注网站命令可以识别哪片 DS18B20 温度超限。 （2）DS18B20 引脚及功能 D