基于SPCE061A的语音报距仪设计

王文炜 郭兰科 周康特 周超 周倩

摘 要：本设计以SPCE061A单片机为核心，利用超声波测距的原理进行距离测量，通过硬件和软件实现了语音报距的功能。经实验证明，这套系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可以有效地解决汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控。

关键词：SPCE061A；超声波；语音报距

随着科技的发展，人们生活水平的提高超声波将在测距中的应用越来越广[1-4]。但目前人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合[5]，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。

为此利用SPCE061A单片机设计开发一种语音报距仪，既能实现距离的精确测量，又能语音播报测量距离

1 系统组成

单片机控制超声波模组发出40kHz在的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为t，再由软件进行判别、计算，得出距离数并送LED显示。语音测距仪原理如图1所示。

2 系统软件程序

首先进行系统的初始化，初始化完毕后，单片机检测是否键按下，如有键按下，系统开始测量，超声波测距模块被触发，此时超声波模块发出40KHz的超声波，同时检测回波，读取其往返时间。当读取往返时间成功后，单片机计算测量距离，并由数码管显示出来，并加以报读测量距离，报读结束后，单片机返回到初始化状态，等待下一次的测量。图2为系統流程图。

3 数据测量与分析

由于实际测量工作的局限性，本设计在测量中选取了一米以下的30cm、50cm、70cm、80cm、90cm、100cm六个距离进行测量，每个距离连续测量7次，得出测量数据（温度29℃），如表3所示。从表1中的数据可以看出，测量值一般都比实际值要大几厘米，但对于连续测量的准确性还是比较高的。

对测量的数据去掉一个最大值和最小值，再求其平均值，用来作为最终的测量数据，最后进行比较分析，这样处理数据具有一定的科学性和合理性。从表中的数据来看，比较近的距离测量中相对误差也比较大，特别是对300mm和500mm的距离上，相对误差分别达到了4.9%和4.8%。但从全部测量结果看，本设计的绝对误差都比较小，也比较稳定。

4 结论

该测距仪是利用超声波传输过程中距离与时间的关系，通过凌阳单片机进行硬件的控制和数据的分析、计算，来实现测试距离的目的。该测距仪有结构简单、受外界干扰小、可靠性强、操作简单等优点。

该测距仪的最小测量距离为2cm，最大测量距离为400cm，测量精度为0.1cm。对该测距仪进行多次距离测量，在测量范围为30cm-100cm内最大相对误差为5%，结果基本满足设计和实际应用的要求。

[参考文献]

[1]谭进怀，冯地耘.超声波语音测距系统在车辆避障中的应用[J].微计算机信息，2008，（12）：122-123.

[2]罗萍.基于单片微型计算机的语音播报测距仪的设计[J].自然科学报，2008，（12）：79-82.

[3]赵珂.时差法超声测距仪的研制[J].国外电子器件，2005，（1）：65-67.

[4]牛余鹏，成曙.基于单片机的超声波测距系统[J].测控技术，2005，24 （4）：77-79.

[5]张谦林.超声波检测原理和方法[M].北京：中国科技大学出版社，1993.3-26.