超声波测距电路设计
超声波测距电子电路设计详解
超声波测距电子电路设计详解在自主行走机器人系统中，机器人要实现在未知和不确定环境下行走，必须实时采集环境信息，以实现避障和导航，这必须依靠能实现感知环境信息的传感器系统来实现。
视觉、红外、激光、超声波等传感器都在行走机器人中得到广泛应用。
由于超声波测距方法设备简单、价格便宜、体积小、设计简单、易于做到实时控制，并且在测量距离、测量精度等方面能达到工业实用的要求，因此得到了广泛的应用。
本文所介绍的机器人采用三方超声波测距系统，该系统可为机器人识别其运动的前方、左方和右方环境而提供关于运动距离的信息。
超声波测距原理超声波发生器内部由两个压电片和一个共振板组成。
当它的两极外加脉冲信号，且其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。
反之，如果两极间未加外电压，当共振板接收到超声波时，就成为超声波接收器。
超声波测距一般有两种方法：①取输出脉冲的平均电压值，该电压与距离成正比，测量电压即可测量距离；②测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t，根据被测距离s=vt？2来得到测量距离，由于超声波速度v与温度有关，所以如果温度变化比较大，应通过温度补偿的方法加以校正。
本测量系统采用第二种方法，由于测量精度要求不是特别高，所以可以认为温度基本不变。
本系统以PIC16F877单片机为核心，通过软件编程实现其对外围电路的实时控制，并提供给外围电路所需的信号，包括频率振动信号、数据处理信号等，从而简化了外围电路，且移植性好。
系统硬件电路方框图见图1。
图1 系统硬件电路方框图由于本系统只需要清楚机器人前方、左方、右方是否有障碍物，并不需要知道障碍物与机器人的具体距离，因此不需要显示电路，只需要设定一距离阀值，使障碍物与机器人的距离达到某一值时，单片机控制机器人电机停转，这可通过软件编程实现。
超声波发射电路超声波发射电路以PIC16F877为核心，当单片机上电时，单片机从RA0口产生40kHz的超声波信号，但是此时该信号无法通过与非门进入放大电路使超声波发射头发射超声波，只有闭合开关S1时，从RA1口发射出一门控信号，该信号的频率为4kHz，同时启动单片机内部的定时器TMR1，开始计数。
用于超声波测距发射及接收电路设计
以 保证
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、
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二
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与超 声 波 换 能器在 发 射 时 所 需 正 弦 信号 的 振 幅 之 比
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能 输 出较 大 的 电流振 幅 这 时
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,
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、
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这 样 可 以 提 高发 射 功 率 和 接 收信 号 的质 量 后 减小 了 发 射与接 收 间 的影 响
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输 出 的 方 波 祸合 到 三 极
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在 发 射 时 发 射 电路 不 能 破坏 接 收 电 路
, ,
接 受 电 路也 不 能 影 响 发
、
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用 于 超 声 肠 测 距发尉 及 拐 成 毋 路 计
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超声波测距电路设计设计
超声波测距电路设计摘要随着单片机技术的发展，各种控制系统都趋向于自动化。
以单片机为核心的控制系统体积小、功能强、价格低，因而在众多领域得到广泛应用，并显示出广阔前景。
论文介绍了一种运用单片机和CX20106A组成的超声波测距系统。
本设计主要以STC89C51作为控制核心，包括键盘输入模块，超声波发射模块，超声波接收模块（CX20106A），数码管显示模块，报警模块。
主要实现超声波测距并显示功能，依据实际的测量精度要求还可以添加温度补偿电路。
本系统成本低廉，功能实用。
硬件系统具有良好的性能，且由于构成系统的器件应用普遍，便于维护。
因此，本设计具有较强的性价比及实用性。
关键词：STC89C51；CX20106A ；超声波发射模块；超声波接收模块；LED显示电路AbstractAlong with the monolithic integrated circuit technology development, each kind of control system all tends to the automation. By the monolithic integrated circuit for the core control system volume small, the function strong, the price is low, thus obtains the widespread application in the multitudinous domain, and demonstrates the broad prospect.This design is based mainly on STC89C51 chip core ultrasonic range finder, and a ultrasonic processing module CX20106A, CD4069 composed of ultrasonic transmitter, digital display devices such as composition, including the SCM system, ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver circuit, MCU Resetcircuit, LED display circuit.Ultrasonic Distance and direction to achieve the main functionality.Based on the actual measurement accuracy can also add temperature compensation circuit.The system cost, functional and practical.Hardware system has good performance, and constitute a system of device applications as universal, easy maintenance.Therefore, this design has a strong cost-effective and practical.Keywords:stc89c51 ;CX20106A ; ultrasonic emission of ultrasonic receiver ; LED display circuit;目录摘要 (I)Abstract .................................................................................................. I I 目录........................................................................................................ I II 1绪论 (1)1.1 课题意义 (1)1.2 单片机发展历史 (1)2超声波测距仪系统的硬件和软件的功能分析 (3)2.1 超声波测距的设计原理论证 (3)2.1.1 超声波测距仪的设计思路 (3)2.1.2超声波测距原理 (3)2.1.3超声波测距仪原理框图 (4)2.2 电超声波测距仪系统的软件方案论证 (5)3超声波测距仪系统的硬件设计 (6)3.1 STC89C51简介 (6)3.2 数码管显示的设计 (12)3.2.1 八位7段数码管工作原理 (12)3.3 超声波发射电路模块设计 (13)3.4 超声波接收电路模块设计 (14)3.4.1超声波接收电路设计原理 (14)3.4.2 CX20106A (15)4超声波测距系统的软件设计 (17)4.1程序的总体设计 (17)4.1.1 主程序设计 (17)4.2 40KHZ 脉冲的产生与超声波发射 (18)4.3 显示子程序和蜂鸣报警子程序设计 (20)5超声波测距仪调试与测试 (21)5.1调试 (21)5.1.1硬件调试 (21)5.1.2软件调试 (23)结论 (25)结束语 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录I——程序源码 (29)附录II——电路原理图 (48)1绪论1.1 课题意义随着科学技术的快速发展，超声波在测距仪中的应用越来越广。
超声测距设计与制作
达到超声波测距器设计要求。 制作工艺符合要求，有相应的工艺文件。
谢谢！
超声波测距 原理
利用超声波在空气中的传播速度为已知，测 量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间， 根据发射和接收的时间差计算出发射点到障 碍物的实际距离。 测距的公式表示为：L=C×T
式中L为测量的距离长度； C为超声波在空气中的传播速度； T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时 间数值的一半)
超声波测距 框图
超声波测距硬件电路
稳压电路：将交流电变压、整流、滤波，用集成稳 压块LM7812、LM7912、LM7805输出＋5V、＋ 12V、－12V供单片机、运算放大器、555芯片等电路 使用。 加减键功能： 超声波发射电路：运用555振荡产生振荡信号，经 过非门控制40KHz脉冲波形，通过超声波发射器发射 出去。 超声波接受电路：运用超声波传感器接收反射回来 的信号，通过LM358比较、放大后，将信号输入单片 机。 LED显示：将接收到的超声波信号，输入单片机， 程序处理，计算出反射物的距离，并用数码管显示距 离设置。
超声波测距 软件流程
超声波测距 调试
测试结果：
LED显示距离：30cm，实际距离35cm； LED显示距离：60cm，实际距离38cm； LED显示距离：90cm，实际距离99cm； LED显示距离：120cm，实际距离129cm；
测试结果表明：超声波测距器可以工作，测试结果有误差， 但在允许范围。
超声波测距系统的电路设计
超声波测距系统的电路设计摘要：本论文介绍了一种使用超声波进行测距的电路设计，该设计使用脉冲回波法来测量物体与传感器之间的距离。
所设计的电路包括发射电路、接收电路、时钟电路和信号处理电路。
经过实验验证，该设计能够高精度测量物体距离。
关键词：超声波，测距，脉冲回波法，电路引言随着现代技术的不断更新迭代，对于测量精度的要求也越来越高。
传统的测距方法都有其局限性，例如光电式测距存在环境干扰的问题，激光测距则需要比较昂贵的设备，在这种情况下，超声波测距成为了一种可靠、廉价、精度高的测距方法。
超声波测距是一种基于超声波波速和传输时间来测量物体距离的方法。
以脉冲回波法为例，超声波发射器会将高频信号转换成超声波信号并发送，当超声波信号遇到物体时被反射回来，接收器将接收到的回波信号转换成电信号并通过电路处理，最终可以得到物体与传感器之间的距离。
设计方案超声波测距的基本原理已经很清晰了，接下来我们需要设计一个电路来实现这个方法。
我们的电路主要包括发射电路、接收电路、时钟电路和信号处理电路。
发射电路主要用于产生高频信号并将其转换为超声波信号。
一个典型的发射电路需要一个发射晶体、一个稳压源和一个扩频器。
发射晶体的压电性质使其能够将电信号转换为机械振动，并产生超声波信号。
稳压源负责提供一个需要的驱动电压，扩频器则能够扩大振荡幅度，提高发射能量。
接收电路主要用于将接收到的超声波信号转换为电信号以供进一步处理。
接收电路需要一个接收晶体和一个放大器。
接收晶体同样是压电晶体，并将接收到的超声波信号转换为机械振动，放大器负责将微小振动转化为可处理的电信号。
此外，接收电路还需要一个限幅电路，以保证输出的波形符合要求。
时钟电路使用一个晶体振荡器来产生射频信号，并将其转化为数字时钟信号。
时钟信号同步整个电路的运行。
信号处理电路主要用于分离出回波信号，测量回波信号的延迟时间，计算出物体与传感器的距离。
实验结果我们使用上述电路设计制作了一个超声波测距系统，进行了一系列实验。
超声波测距电路的设计
超声波测距电路设计摘要随着人们生活水平的不断提高，单片机智能化控制无疑是人们追求的目标之一，人们对单片机控制的要求越来越高。
为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
本设计基于单片机控制技术和Proteus仿真技术的超声波测距电路设计，运用AT89C52单片机作为控制器，主要有超声波发射电路、超声波接收电路、温度检测电路、LCD显示电路和报警电路。
本设计详细分析超声波测距原理，给出超声波测距硬件设计和软件设计，并运用Proteus平台进行仿真测试达到预期效果，完成超声波测距电路的设计，这对超声波测距电路的应用具有参考借鉴作用。
关键字：超声波，测距，单片机，Proteus目录摘要 (I)目录 (II)1 绪论 (1)1.1单片机应用 (1)1.2超声波测距应用 (1)1.3本文主要研究内容 (2)2 超声波测距原理 (2)2.1 超声波基本理论 (2)2.1.1 超声波的传播速度 (2)2.1.2超声波的物理性质 (3)2.1.3 超声波对声场产生的作用 (5)2.1.4超声波传感器 (5)2.2 超声波测距方案 (6)3 硬件电路设计 (7)3.1系统总体设计方案 (7)3.2超声波发射电路设计 (8)3.3超声波接收电路设计 (8)3.4 单片机系统电路设计 (9)3.4.1复位电路 (9)3.4.2 时钟电路 (10)3.4.3 蜂鸣器电路 (10)3.4.4 温度测量电路 (11)3.4.5 液晶显示电路 (12)4 软件程序设计 (12)5 仿真系统设计 (14)结论 (15)致谢 (16)参考文献 (17)1 绪论1.1单片机应用单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。
它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。
从此，计算机技术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。
中衡超声波测距电路【设计明细】(1.2)
超声波测距电路设计贾强天津现代职业技术学院 300350摘要：我们利用超声波特有的性质制造出了超声波传感器，超声波传感器在测量、控制技术中得到了广泛的应用。
超声波测距电路广泛用于物位（液位）高低测量、车辆倒车防撞报警、声纳系统等方面。
本文设计了两例超声波测距电路。
关键词：超声波测距、LM324、LM358、与非门一、前言超声波传感器一般采用压电元件制造，通常是把一块压电晶片做在金属片上或把两块压电晶片做在一起，压电晶片接收到超声波时产生振动而输出电信号。
它是利用压电效应的原理使电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换为超声波发射；而在收到回波的时候，则将超声波转换成电信号。
超声波传感器习惯上称为超声波换能器或超声波探头，通常有超声波发送器和超声波接收器两种，但有的超声波传感器既具有发送声波的作用，又具有接收声波的作用。
二、超声波测距电路设计（一）超声波测距电路之一1、元器件的选择（1）LM324LM324系列是由四个独立的，高增益，内部频率补偿运算放大器组成。
与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。
该四运算放大器可以工作在低到3V或者高至32V的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。
共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。
每一组运算放大器有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。
两个信号输入端中，Vi-(-)为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+(+)为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
（2）CD4011集成电路CD4011是一个包含4个与非门的CMOS电路，每个与非门有2个输入端一个输出端。
当两输入端有一个输入为0，输出就为0。
只有当输入均为1时，输出才为1。
2、电路设计图1 超声波测距电路（1）3、电路分析振荡，F3在图1所示的电路中，与非门F1、F2与超声波传感器构成40KHZ构成低频振荡，周期约为20ms，即每20ms打开一次与非门F4，F4输出一串40的脉冲串，脉冲串经过VT1、VT2脉冲放大后通过匹配变压器B驱动超声波KHZ发射/接收共用探头S2发射出超声波。
基于超声波模块的测距电路设计
基于超声波模块的测距电路设计基于超声波模块的测距电路设计超声波测距是近年来广泛应用的一种测量方式，其工作原理是利用超音波在空气中传播的速度来测量物体的距离。
本文针对基于超声波模块的测距电路设计进行探讨。
1. 原理及组成超声波测距的核心是超声波模块，其由发射器和接收器两部分构成。
发射器发送超声波脉冲，接收器接收回波，并计算出所测物体与超声波模块的距离。
2. 设计流程a. 确定所需探测距离和精度首先需要明确要测量的物体距离及其所需的精度，根据实际需求选择合适的超声波传感器。
b. 选择超声波模块根据探测距离和精度要求，选择频率和探测距离合适的超声波模块。
c. 选取适当的微控制器选择适当的微控制器来控制超声波模块的发射和接收，进行数据处理和显示。
d. 电路设计电路设计包括超声波模块驱动电路和数据处理电路两部分。
超声波模块驱动电路主要是为超声波模块提供所需的电压和电流，并确保超声波信号的稳定性。
数据处理电路则是为接收到的回波进行信号处理，计算物体与超声波模块的距离并进行显示。
3. 电路设计要点a. 超声波测距的工作频率通常在40kHz左右，因此驱动电路需要提供稳定的频率信号。
b. 超声波模块的工作电压为5V，在编写驱动程序时需要注意保护电路，避免电压过高造成损坏。
c. 选择合适的采样率和数据处理算法，确保测量的精度和稳定性。
4. 结论基于超声波模块的测距电路设计需要根据实际需求确定探测距离和精度，并选择合适的超声波模块和微控制器来实现。
电路设计过程中需要注意超声波模块的驱动电路和数据处理电路，确保测量的稳定性和精度。
超声波测距电子电路设计详解
超声波测距电子电路设计详解在自主行走机器人系统中，机器人要实现在未知和不确定环境下行走，必须实时采集环境信息，以实现避障和导航，这必须依靠能实现感知环境信息的传感器系统来实现。
视觉、红外、激光、超声波等传感器都在行走机器人中得到广泛应用。
由于超声波测距方法设备简单、价格便宜、体积小、设计简单、易于做到实时控制，并且在测量距离、测量精度等方面能达到工业实用的要求，因此得到了广泛的应用。
本文所介绍的机器人采用三方超声波测距系统，该系统可为机器人识别其运动的前方、左方和右方环境而提供关于运动距离的信息。
超声波测距原理超声波发生器内部由两个压电片和一个共振板组成。
当它的两极外加脉冲信号，且其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。
反之，如果两极间未加外电压，当共振板接收到超声波时，就成为超声波接收器。
超声波测距一般有两种方法：①取输出脉冲的平均电压值，该电压与距离成正比，测量电压即可测量距离；②测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t，根据被测距离s=vt？2来得到测量距离，由于超声波速度v与温度有关，所以如果温度变化比较大，应通过温度补偿的方法加以校正。
本测量系统采用第二种方法，由于测量精度要求不是特别高，所以可以认为温度基本不变。
本系统以PIC16F877单片机为核心，通过软件编程实现其对外围电路的实时控制，并提供给外围电路所需的信号，包括频率振动信号、数据处理信号等，从而简化了外围电路，且移植性好。
系统硬件电路方框图见图1。
图1 系统硬件电路方框图由于本系统只需要清楚机器人前方、左方、右方是否有障碍物，并不需要知道障碍物与机器人的具体距离，因此不需要显示电路，只需要设定一距离阀值，使障碍物与机器人的距离达到某一值时，单片机控制机器人电机停转，这可通过软件编程实现。
超声波发射电路超声波发射电路以PIC16F877为核心，当单片机上电时，单片机从RA0口产生40kHz的超声波信号，但是此时该信号无法通过与非门进入放大电路使超声波发射头发射超声波，只有闭合开关S1时，从RA1口发射出一门控信号，该信号的频率为4kHz，同时启动单片机内部的定时器TMR1，开始计数。
超声波测距电路设计及使用心得
超声波测距电路设计及使⽤⼼得[电⼦电路]超声波测距电路设计由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因⽽超声波经常⽤于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。
利⽤超声波检测往往⽐较迅速、⽅便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度⽅⾯能达到⼯业实⽤的要求，因此在移动机器⼈的研制上也得到了⼴泛的应⽤。
为了使移动机器⼈能⾃动避障⾏⾛，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息（距离和⽅向）。
本⽂所介绍的三⽅向（前、左、右）超声波测距系统，就是为机器⼈了解其前⽅、左侧和右侧的环境⽽提供⼀个运动距离信息。
⼆、超声波测距原理1、超声波发⽣器为了研究和利⽤超声波，⼈们已经设计和制成了许多超声波发⽣器。
总体上讲，超声波发⽣器可以分为两⼤类：⼀类是⽤电⽓⽅式产⽣超声波，⼀类是⽤机械⽅式产⽣超声波。
电⽓⽅式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械⽅式有加尔统笛、液哨和⽓流旋笛等。
它们所产⽣的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因⽽⽤途也各不相同。
⽬前较为常⽤的是压电式超声波发⽣器。
2、压电式超声波发⽣器原理压电式超声波发⽣器实际上是利⽤压电晶体的谐振来⼯作的。
超声波发⽣器内部结构有两个压电晶⽚和⼀个共振板。
当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶⽚的固有振荡频率时，压电晶⽚将会发⽣共振，并带动共振板振动，便产⽣超声波。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶⽚作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
3、超声波测距原理超声波发射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⽴即停⽌计时。
超声波在空⽓中的传播速度为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=340t/2 。
这就是所谓的时间差测距法。
三、超声波测距系统的电路设计图2为声波测距电路原理图，图2为由软件产⽣40KHZ脉冲驱动发射头，若为简化软件算法，可采⽤图3硬件产⽣40KHZ脉冲，由NE555和反相器CD4069组成驱动电路。
超声波测距电路的设计与制作
目录引言 (1)1 超声波测距系统的原理及其算法设 (1)1.1 超声波及其物理性质 (1)1.2 超声波传感器 (1)1.3 超声波测距系统的算法设计 (2)2 系统硬件电路设计 (2)2.1 超声波发射电路 (3)2.2 超声波检测接收电路 (3)2.3 单片机系统及显示电路 (4)3 系统程序设计 (5)3.1 主程序设计 (6)3.2超声波发生子程序和超声波接收中断程序 (8)4 电路调试及问题解决 (12)4.1写入程序后，在P1.0端口无法检测到40KHz脉冲信号 (12)4.2混合编程调试不成功 (12)4.3LED数码管B段不亮 (12)5 系统实际测距数据分析 (13)结束语 (13)参考文献 (14)英文翻译 (14)超声波测距电路的设计与制作摘要：超声波具有易于定向发射、反射性好、传播速度远小于光速而便于测距等特点，本文充分利用超声波这些特点，设计并制作了基于单片机AT89C51的超声波测距电路，该电路可在10—208CM有效范围内测定距离并显示，经反复测试测量误差不大于2CM；电路的程序设计采用C和汇编语言混合编程，运行可靠。
超声波测距电路可以应用于智能避障、汽车交通等系统中，具有一定的实用价值。
关键词：单片机；超声波；发射；接收；测距引言人们从蝙蝠、海豚等动物活动中受启发，研究了超声波的物理特性。
超声波具有能量高、方向性好、穿透能力强等特性，且超声波的传播速度较光速要小的多，其传播时间就比较容易检测。
超声波测距的基本思想是：通过测量从超声波发射到接收到反射回波的时间间隔来计算距离。
本文利用超声波特性、数模电路、单片机设计了一种超声波测距电路，可以实现对目标距离的非接触式测量。
目前，超声波测距已广泛应用于各个领域中，如军事雷达、机械制造、电子冶金、汽车交通等，具有良好的应用前景。
1超声波测距系统的原理及其算法设计1.1超声波及其物理性质高于20kHz的机械波称为超声波。
超声波是一种弹性机械波，可以在气体、液体和固体中传播。
《超声波测距仪电路设计》
《超声波测距仪电路设计》超声波测距仪电路设计超声波测距仪是一种常见的测距装置，它利用超声波的传播特性来测量目标物体与测距仪之间的距离。
其基本原理是利用超声波的发射和接收来计算目标物体与设备之间的距离。
超声波测距仪的电路设计包括发射电路和接收电路两部分。
1.发射电路设计超声波测距仪的发射电路主要包括发射器、脉冲发生电路和驱动电路。
发射器是将电能转换为声能的装置，一般采用压电陶瓷材料。
脉冲发生电路是用来产生发送的超声波脉冲信号的电路，常用的是555定时器芯片，通过设置合适的频率和占空比，可以实现超声波脉冲的产生。
驱动电路主要是将脉冲信号放大，并提供足够的电流和电压来驱动发射器。
2.接收电路设计超声波测距仪的接收电路主要包括接收器、放大电路和信号处理电路。
接收器是将接收到的声波信号转换为电信号的装置，常用的是压电陶瓷材料。
放大电路主要是将接收到的微弱信号放大到合适的电平，以便后续的信号处理。
信号处理电路包括滤波器和放大器，滤波器用于滤除杂散信号，放大器用于放大清晰的接收信号。
3.其他设计考虑除了发射电路和接收电路，还需要考虑一些其他设计因素。
第一，为了减小测量误差，需要加入合适的校准电路来对测量系统进行校准。
第二，为了方便使用，可以加入显示电路，将测量结果以数字或者模拟形式显示出来。
第三，为了提高抗干扰能力，可以加入滤波器和抗干扰电路来滤除干扰信号。
总之，超声波测距仪电路设计需要考虑发射电路、接收电路以及其他设计因素，合理配置各个部分的电路参数，并利用合适的元器件和电路拓扑结构，以提高测距仪的精度和稳定性。
在实际设计中，还需要考虑功耗、成本和尺寸等因素，以满足具体应用的要求。
超声波测距系统电路制作与调试
超声波测距系统电路制作与调试
1
任务描述
2
实训设备与器件
3
电路制作与调试
4
问题思考
1任务描述
工作任务： 基于超声波发射板和接收板制作超声波 测距系统电路。
任务要求： 按照工作任务设计并制作与调试电路，要 求各部分波形进行测试。
实训设备与器件
实训设备与器件： 超声波发射板 超声波接收板 单片机控制单元 直流稳压电源 数字万用表 示波器
ห้องสมุดไป่ตู้发射电路
驱动电路
超声波发射头
选频放大
超声波接收头
执行单元
显示
控制部分
电源部分
接收电路
电源部分
3 电路制作与调试
（2）将直流稳压电源输出+9V电源接到发射电 路板和接收电路板上。 （3）用示波器观察记录发射板信号波形 （4）用示波器观察记录接收板信号波形
4
问题思考
图中的“CONTORL”信号有何作用？
3 电路制作与调试
（1）按图示进行电路连接
+9V GND
发射头
f =40kHz
振荡 电路
驱动 电路
超声波发射电路
直流稳压电源
T 隔离挡板
示波器 探头
outpu t 波形
变换
+9V GND
选频 放大
接收头
R 超声波接收电路
超声波测距系统的总体设计方案
键盘控制
输
中央
振荡电路
出
控制
报
处理
警
单元
波形变换
THE END
超声波测距电路制作
超声波测距电路制作超声波测距电路制作超声波测距仪制作本超声波测距仪通过测量超声波发射到反射回来的时间差来测量与被测物体的距离。
可以测量0.35-10m的距离。
一、电路原理1 超声波发射电路由两块555集成电路组成。
IC1（555）组成超声波脉冲信号发生器，工作周期计算公式如下，实际电路中由于元器件等误差，会有一些差别。
条件: RA =9.1MΩ、RB=150KΩ、C=0.01μFTL = 0.69 x RB x C= 0.69 x 150 x 103 x 0.01 x 10-6 = 1 msecTH = 0.69 x (RA RB) x C= 0.69 x 9250 x 103 x 0.01 x 10-6 = 64 msecIC2组成超声波载波信号发生器。
由IC1输出的脉冲信号控制，输出1ms频率40kHz，占空比50％的脉冲，停止64ms。
计算公式如下：条件: RA =1.5KΩ、RB=15KΩ、C=1000pFTL = 0.69 x RB x C= 0.69 x 15 x 103 x 1000 x 10-12 = 10μsecTH = 0.69 x (RA RB) x C= 0.69 x 16.5 x 103 x 1000 x 10-12 = 11μsecf = 1/(TL TH)= 1/((10.35 11.39) x 10-6) = 46.0 KHzIC3（CD4069）组成超声波发射头驱动电路。
2 超声波接收电路超声波接收头和IC4组成超声波信号的检测和放大。
反射回来的超声波信号经IC4的2级放大1000倍（60dB），第1级放大100倍（40dB），第2级放大10倍（20dB）。
由于一般的运算放大器需要正、负对称电源，而该装置电源用的是单电源（9V）供电，为保证其可靠工作，这里用R10和R11进行分压，这时在IC4的同相端有4.5V的中点电压，这样可以保证放大的交流信号的质量，不至于产生信号失真。
毕业设计 超声波测距电路的设计
目录1.目录 (1)2.摘要 (2)3.引言 (3)4. 超声波测距系统设计 (4)4.1超声波测距的原理 (4)4.2超声波测距系统电路的设计 (5)4.2.1 总体设计方案 (5)4.2.2发射电路的设计 (6)4.2.3接收电路的设计 (7)4.2.4显示模块的设计 (8)4.3超声波测距系统的软件设计 (9)4.4小结............................................................................................................................................错误！未定义书签。
5绪论 (11)5.1课题背景，目的和意义 (11)5.2超声波测距方案 (11)5.2.1基于单片机的超声波测距系统 (11)5.3课题主要内容 (12)6 超声波传感器 (13)6.1超声波传感器的原理与特性 (13)6.1.1原理 (13)6.1.2特性 (15)6.2超声波传感器的检测方式 (17)6.3超声波传感器系统的构成 (18)6.4小结 (19)7 AT89C51单片机简介 (20)7.1单片机基础知识 (20)7.1.1单片机的内部结构 (20)7.1.2单片机的基本工作原理 (23)7.2单片机的分类及发展 (24)7.3单片机AT89C51的特性 (26)7.4小结 (29)8. 电路调试及误差分析 (30)8.1电路的调试 (30)8.2系统的误差分析 (30)8.2.1声速引起的误差 (30)8.2.2单片机时间分辨率的影响 (31)8.4小结 (28)结论 (29)致谢词 (29)参考文献 (30)附录 (31)摘要超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，所以，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是目前应用最普遍的一种，它广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。
超声波测距仪硬件电路设计
第三章超声波测距仪硬件电路的设计3.1超声波测距仪硬件电路硬件电路可分为单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三局部。
3.1.1单片机系统及显示电路本系统采用AT89S52来实现对超声波传感器的控制。
单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。
计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。
超声波测距的硬件示意图如图3所示：单片机采用89552或其兼容系列。
采用12MHz高精度的晶振，已获得较稳定的时钟频率，减少测量误差。
单片机用口1.0端口输出超声波换能器所需的40KHz的方波信号，利用外中断0 口检测超声波接收电路输出的返回信号。
3.1.2显示的输出显示的种类很多，从液晶显示、发光二极管显示到CRT显示器等，都可以与微机连接。
其中单片机应用系统最常用的显示是发光二极管数码显示器〔简称 LED显示器〕。
液晶显示器简LCD。
LED显示器价廉，配置灵活，与单片接口方便，LCD可显示图形，但接口较复杂本钱也较高。
该电路使用7段LED构成字型“8〃，另外还有一个发光二极管显示符号及小数点。
这种显示器分共阳极和共阴极两种。
这里采用共阳极LED 显示块的发 光二极管阳极共接，如下列图3-1所示，当某个发光二极管的阴极为低电平时， 该发光二极管亮。
它的管脚配置如下列图3-2所示。
实际上要显示各种数字和字符，只需在各段二极管的阴极上加不同的电平， 就可以得到不同的代码。
这些用来控制LED 显示的不同电平代码称为字段码〔也 称段选码〕。
如下表为七段1日口的段选码。
表3-1七段1日口的段选码 显示字符共阳极段选码 dp gfedcba显示字符 共阳极段选码dp gfedcba0 C0H A 88H 1 F9H B 83H 2 A4H C C6H 3 B0H D A1H 4 99H E 86H 5 92H F 8EH 682HP8CHVCC图3-1图3-2come d c dp com7 F8H y 91H8 80H 8. 00H9 90H “灭〃FFH本系统显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，位码用PNP三极管8550驱动。
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目录摘要 (3)第一章绪论 (5)1.1 课题背景 (5)1.2 论文研究内容 (7)第二章方案论证 (8)第三章整机的工作原理 (11)3.1 测量与控制方法 (11)3.2 检测与驱动电路设计 (12)3.3 逻辑符合表 (16)3.4 AT24C02简介 (18)3.5 超声波测距发射电路 (19)3.6 超声波测距接收电路 (20)3.7 温度检测电路 (21)3.8 显示电路原理 (21)第四章整机电路的运行与调试 (25)4.1 超声波测距电路误差分析 (25)4.2 声速对测量精度的影响分析 (26)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)毕业设计任务书一、毕业设计题目：超声波测距电路设计二、技术要求：采用测距专用集成电路SB5227，设计出发送电路和接收电路以及温度检测电路，并能显示出测量值。
三、毕业设计完成的具体内容1、实习、搜集资料；2、选择设计方案，设计实体电路；3、电路原理说明及元器件选择；4、绘制电器原理框图；5、绘制电路图（2#图）6、列写元器件资料表；7、编写毕业设计说明书（一万字左右）包括：封面、毕业设计（论文）任务书、论文题目、目录、摘要、正文、结束语、致谢、参考文献、附录等。
四、参考文献：《传感器与检测技术》陈杰，黄鸿高等教育出版社2002.1-5 《传感器及应用》王煜东，北京：机械工业出版社，2003.11 《实用声光及无线电遥控电路》赵健，北京：中国电力出版社，2005《传感器及其应用电路》何希光，北京：电子工业出版社，2001《红外线热释电与超声波遥控电路》肖景和等，人民邮电出版社，2003摘要电子测距仪要求测量范围在0.10～5.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。
超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合。
利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。
该测距仪采用NE555电路、两级放大电路和电平比较电路实现了超声波的发射与接收。
单片机为该测距仪的核心单元，实现发射电路的控制和接收数据的处理。
本系统在10～200cm的距离内测量精度可达±0.5cm，并且易于调试，成本低廉，具有很强的实用价值和良好的市场前景。
AbstractUltrasonic Ranging, can be used in car reversing, the construction site and the location of some industrial site monitoring, can also be used if the level, depth and length of the pipeline, such as measurement occasions. Measurement of the requirements in the 0.10-5.00 m, precision 1 cm, with the measurement of detected objects without direct contact, being able to clearly show stable measurement results. Because of the strong point of ultrasonic energyconsumption slow, medium of communication in the longer distance, thus frequently used ultrasonic distance measurement, such as the range finder and level measurement and so on can be achieved by ultrasound. Use of ultrasonic testing is often more rapid, convenient and simple terms, easy to achieve real-time control, and measurement accuracy can meet the practical requirements of industry, in the mobile robot has been developed on a wide range of applications.The range finder only NE555 circuit，two amplifier circuit and the level achieved a comparison of launching and receiving ultrasound. SCM range finder for the core elements for launching the circuit control and receive data processing. 10-200 cm in the system of distance measurement accuracy up to ±0.5cm，and easy to debug，low-cost，with strong practical value and good market prospects.第1章绪论高速度，高效率是现代工业的标志，而这是建立在高质量的基础之上的。
设计和工艺人员理应了解：非均一的组织结构，随机出现的微观、宏观缺陷，常常可以有时甚至是只能依靠无损检测技术的运用方可予以发现、评价。
当然，这与数十年来多方的重视和广大从业人员的艰辛努力，使无损检测技术在这方面已具有一定的能力有关。
现在，在工业发达国家，无损检测在产品的设计研制，使用部门已被卓有成效的运用，1981年美国前总统里根在给美国无损检测学会成立40周年大会的贺信中就说过：“你们能够给飞机、空间飞行器、发电厂、船舶、汽车和建筑物等带来更大程度的可靠性。
没有无损检测，我们就不可能享有目前在这些领域和其他领域的领先地位。
”无损检测正在以迅猛之势向纵深发展，客观的需要毕竟是一种专业可以发展的最大动力。
超声技术就是一项典型的无损检测技术。
利用超声波测量已知基准位置和目标物体表面之间距离的方法，称为超声波测距。
可想而知，它的应用，必将在未来展现出夺目的光辉。
1.1课题背景利用超声波作为定位技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御及捕捉猎物生存的手段，也就是生物体发射不被人们听到的超声波(20kHZ以上的机械波)，借助空气媒质传播由被待捕捉的猎物或障碍物反射回来的时间间隔长短与被反射的超声波的强弱判断猎物或障碍物位置的方法，根据这一原理，人们提出了超声波测距，它是一种传统而实用的非接触测量方法，和激光、涡流和无线电测距方法相比，具有不受外界光及电磁场等因素的影响的优点，在比较恶劣的环境中也具有一定的适应能力，且结构简单，成本低，因此在工业控制、建筑测量、机器人定位方面得到了广泛的应用。
但由于超声波传播声时难于精确捕捉，温度对声速的影响等原因，使得超声波测距的精度受到了很大的影响，限制了超声测距系统在测量精度要求更高的场合下的应用。
距离是在不同的场合和控制中需要检测的一个参数，测距成为数据采集中要解决的一个问题。
而由于超声波的速度相对光速小的多，其传播时间比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，强度好控制，因而人类采用仿真技能利用超声波测距。
超声波测距是一种利用超声波特性、电子技术、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法。
因为它是非接触式的，所以它就能够在某些特定场合或环境比较恶劣的情况下使用。
比如要测量有毒或有腐蚀性化学物质的液面高度或高速公路上快速行驶汽车之间的距离。
我国超声波检测技术是从无到有，从低级阶段逐渐发展到应用普及的现阶段水平。
超声波检测仪器的研制生产，也大致按此规律发展变化。
五十年代，我国开始从国外引进超声波仪器，多是笨重的电子管式仪器。
如英国的UCT-2超声波检测仪，重达24kg，各单位积极开展试验研究工作，在一些工程检测中取得了较好的效果。
五十年代末六十年代初，国内科研单位进口了波兰产超声仪，并进行仿制生产。
随后，上海同济大学研制出CTS-10型非金属超声检测仪，也是电子管式，仪器重约20Hg。
该仪器性能稳定，波形清晰。
但当时这种仪器只有个别科研单位使用，建工部门使用不多。
直至七十年代中期，因超声波检测技术仍处于试验阶段，未推广普及，所以仪器没有多大发展，仍使用电子管式的UCT-2，CTS-10型仪器。
1976 年，国家建委科技公司主持召开全国建筑工程检测技术交流会后，国家建委将混凝土超声波检测技术列为重点攻关项目，组织全国6 个单位协作攻关。
从此，超声波检测技术开始进入有计划，有目的的研究阶段。
随着电子工业的飞速发展，半导体元件逐渐代替了电子管器件，更有利于超声波检测技术的推广普及。
如罗马尼亚N2701 型超声波测试仪，是由晶体管分立元件组成，具有波形和数码显示，仪器重10kg。
七十年代，英国 C.N.S 公司推出仅有 3.5kg重的PUNDIT 便携式超声仪。
1978年10月，中国建筑科学院研制出JC-2 型便携式超声波检测仪。
该仪器采用TTL 线路，数码显示，仪器重量为5kg。
同期研制出的超声检测仪器还有SC-2型，CTS-25 型，SYC-2型超声波检测仪。
从此，我国有了自己生产的超声波仪器，为推广应用超声波检测技术奠定了良好的基础。
随着检测技术研究的不断深入，对超声检测仪器的功能要求越来越高，单数码显示的超声检测仪测读会带来较大的测试误差。
进一步要求以后生产的超声仪能够具有双显及内带有单片机的微处理功能。
随后具有检测，记录，存储，数据处理与分析等多项功能的智能化检测分析仪相继研制成功。
超声仪研制呈现一派繁荣景象。
其中，煤炭科学研究院研制的2000A型超声分析检测仪，是一种内带微处理器的智能化测量仪器，全部操作都处于微处理器的控制管理之下，所有测量值，处理结果，状态信息都在显像管上显示出来，并可接微型打印机打印。
其数字和波形都比较清晰稳定，操作简单，可靠性高，具有断电存储功能，其串口可以方便用户对仪器的测试数据进行后处理及有关程序的开发。
与国内同类产品相比，设计新颖合理，功能齐全，在仪器设计上有重大突破和创新，达到了国际先进水平。