超声波作为一种特别的声波，因为其指向性强，在空气中传达速度比较光速要小许多，其传达时刻简单检测，因而，现在超声波测距中广泛选用回波-渡越时刻办法[1]，即检测从超声波发射器宣布的超声波，经气体介质传到达接纳器的时刻即为渡越时刻。渡越时刻与气体中的声速相乘，便是声波传输的间隔。该测验办法关于超声波探头的要求相对比较高，不适合做长间隔丈量。本文规划的超声波测距仪首要用于长度超越10 m的远间隔丈量，并且要求可靠性高、安稳性好。故本文选用红外与超声波相结合的规划方案以完结这一功用。
1 超声波的测距原理
超声波发生器内有一个共振板和两个压电晶片，当它的外加脉冲信号频率等于压电晶片的固有频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板一同振荡，这样就发生了超声波[2]。在电路中， 本文选用红外结合超声波的方法来完结测距首要是运用红外传输的快速性、及时性的特色，运用对板发射、接纳来完结测距，以处理运用反射原理完结的超声波要经过反射而损耗很多能量导致丈量间隔比较短的问题。在体系规划中，首要，设定两块板为主从板，主板先发射，从板处于接纳状况。主板发射结束后切换形式为接纳状况，从板相反。因为红外的传输速度为光速，能够认为是无穷大，从板一捕获到红外信号即可敞开计数器计数，等再次捕获到超声波信号时，中止计数。其间的时刻差，即为超声波的传输时刻T，则核算的间隔S=V×T。
2 体系软硬件规划
体系硬件结构分为单片机操控超声波的发射、接纳波的扩大、数据处理和显现4个部分。其结构如图1所示。
2.1 红外和超声波发射电路规划
在超声波测距体系中， 40 kHz的超声波信号是最理想的信号，而红外的最佳频率为38 kHz。其硬件组成电路如图2所示。在超声波发射电路中，由R4、C9和D1构成D-R-C吸收电路来确保三极管Q1能够安稳可靠地作业，而不会损坏。红外的38 kHz和超声波的40 kHz频率的方波由STM8单片机的守时器发生。图3为超声波电路中L2和超声波探头P1以及C10共振的波形图，衰减了10倍。图4为红外发射波形图。
2.2 红外和超声波接纳电路规划
本体系中红外接纳电路首要由HS0038B红外接纳管和R32、C23和R33构成，获得的红外信号IRR直接输入STM8单片机的捕获功用引脚作为计数器的发动信号，红外接纳电路如图5所示。红外信号接纳管HS0038B接纳到红外信号输入STM8单片机的捕获中止引脚后经过滤波处理和判定为有效值时，即敞开计数器开端计时。
超声波接纳电路首要由接纳头、三级三极管扩大电路和包络检波电路、滤波电路等组成，其电路如图6所示。当接纳到超声波信号时，计数器当即中止计数以核算出时刻差T。
图7为超声波接纳端波形扩大及经典的二极管检波电路之后输出的超声波接纳端信号波形，其经过比较器输入到STM8单片机的另一个捕获引脚来操控守时器的中止。
2.3 体系软件规划
STM8单片机操控器首要完结红外和超声波的中止呼应、发射守时以及发生38 kHz和40 kHz的方波来驱动各自的三极管以及红外与超声波接纳信号的滤波、数据处理、间隔核算和实测间隔的显现。体系程序流程如图8所示。
本红外-超声波体系首要使用在工业梁上的运动吊车上。经实践使用证明，该体系丈量间隔可满意大于10 m的要求，克服了反射式超声波测距仪丈量间隔只能到达5 m左右的问题，一起消除了反射式超声波测距仪存在的丈量盲区，丈量精度小于1 cm，可靠性高，超越了实践的使用要求。开始能够满意产业化的需求，经改善可升级成智能化的超声波测距仪。
