传统的测距方式在某些特殊场合存在不可克服的缺陷。如液面测量、井下测量等受到很大的限制。利用超声波测距可解决这些问题，因此超声波测距技术在工业控制、勘探测量、机器人定位等领域得到了广泛应用。所谓超声波是指高于20KHZ的机械波，具有强度大、方向性好等特点。本系统选用M68HC08单片机为控制部件。

    一、设计原理
    当超声波从空气中垂直入射到汽油、木材、钢材时，几乎产生全反射，这样，反射回来的回波具有足够的能量被接收探头所接收，为超声波测距创造了可能性。

"     如图1所示，超声波测距原理是通过超声波发射传感器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就停止计时。常温下超声波在空气中的传播速度为C=340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(S)，即：s=c*t/2=c*t0（t0就是所谓的渡越时间）

    二、超声波测距系统硬件设计总体方案
    本系统中选用的探头是40KHz的超声传感器，有一支接收传感器SZW-R40-10P和一支发射传感器SZW-S40-12M。
    MC68HC908GP32单片机是Motorola公司的第2代8位微控制器" title="微控制器">微控制器，由于其高性价比，非常适用于中小型MCU开发商和生产厂家的欢迎。这类MCU的指令集非常精简，容易被用户掌握。其主要硬件资源有：片内307字节的监控ROM，32KB的片内FLASH存储器和512B RAM，33根通用的I/O引脚，2个16位的双通道定时器接口模块，外部中断，同时具有看门狗监视复位，低电压极限检测复位，非法指令检测复位等，使得应用系统免除了进入死循环的危险。

（一）发射电路" title="发射电路">发射电路。本系统采用方波调制的脉冲发射电路，即采用单片机的PORTA4口作为IO口，同时外接驱动芯片来提高其输出电流的驱动能力，保证40KHz的脉冲信号有一定的功率。单片机产生以5个40KHz为一组的脉冲群，加到压电晶片上能使晶片发出超声波，当信号为高电平时，发射传感器两端就加上了高电压，内部的压电晶片开始振动，此时接收传感器的两端可以检测到有40KHz信号；当信号为低电平时，发射传感器通过回路放电，此时接收传感器可以接收到回波信号。
    （二）接收前置及带通放大电路。放大电路共有三级：前置放大器是高阻抗" title="高阻抗">高阻抗输入级，高输入阻抗是为了与传感器的高阻抗匹配。
    课题中的带通放大器采用了集成滤波器MAX275，这是一款连续时间模拟集成有源滤波器，片内硬件由四个运算放大器及若干电阻电容组成。MAX275组成的滤波器具有外接元件少、结构简单、参数调整方便和不受运算放大器本身频率特性影响等优点；由于没有外接电容，而且是单片结构，因而高频场合时受分布电容的影响较小。MAX275使用±5V电源，电源电流最大不超过30mA。

    （三）LED显示电路。MAX7219就是一种高性能，低价格的多位LED显示驱动器，可同时驱动8位共阴极LED或64只独立的LED发光二极管，其内部具有14*8RAM数字和功能控制寄存器，可方便的对每位数字进行单独控制，刷新，不需重写整个显示器寄存器。如图5，通信方式采用串行数据方式，可与68HC08系列的任何一种微控制器方便的接口，广泛应用在条状图形显示器，7段数码管显示器，工业控制器显示模板，面板表与LED矩阵显示屏等众多场合。

    三、结论
    本系统在空气中测量范围为0～3m左右，对固体，液体表面均可测量，但要求被测表面比较光滑平坦，确保超声波能够被反射回来，并被探头接收。在实验中，对8～260cm范围进行测量，经误差补偿后近距离是最大误差达30mm。线性度，稳定性和重复性都比较好