用于超声波测距发射及接收电路设计
超声波测距系统的设计详解
超声波测距系统的设计详解超声波测距系统是一种基于超声波测量原理进行距离测量的系统。
它利用超声波在空气中的传播速度较快且能够穿透一定程度的障碍物的特点，通过向目标物体发射超声波并接收反射回来的波形信号，从而计算出目标与传感器之间的距离。
下面将详细介绍超声波测距系统的设计过程。
首先，超声波测距系统的设计需要明确测量的范围和精度要求。
根据需求确定测量距离的最大值和最小值，以及所需的测量精度。
这将有助于选择合适的超声波传感器和测量方法。
其次，选择合适的超声波传感器。
超声波传感器一般包括发射器和接收器两部分，发射器用于发射超声波，接收器用于接收反射回来的波形信号。
传感器的选择应考虑其工作频率、尺寸、功耗等因素。
一般来说，工作频率越高，测距的精度越高，但传感器的尺寸和功耗也会增加。
接下来是超声波信号的发射和接收电路的设计。
发射电路负责产生超声波信号，并将其发送到目标物体上。
接收电路负责接收反射回来的波形信号，并将其转换成可用的电信号。
发射电路常采用谐振频率发射，以提高发射效率和功耗控制。
接收电路则需要设计合适的放大和滤波电路，以增强接收到的信号并去除噪声。
然后是超声波信号的处理和计算。
接收到的波形信号需要进行模数转换和数字信号处理，以获取目标物体与传感器之间的距离。
常见的处理方法包括峰值检测、时差测量、相位比较等。
峰值检测法通过检测波形信号的峰值来判断目标距离；时差测量法通过测量发射和接收信号之间的时间差来计算距离；相位比较法通过比较两个信号的相位差来测量距离。
最后是系统的校准和调试。
校准是调整测距系统的参数，使其达到预定的测量精度。
常见的校准方法包括距离校准和零位校准。
调试是对整个系统进行功能和性能测试，确保其正常工作。
在调试过程中需要注意测距系统与其他系统的干扰和噪声问题，并进行相应的抑制和滤波处理。
总之，超声波测距系统的设计涉及到传感器选择、电路设计、信号处理和系统调试等多个方面。
合理的设计和调试能够保证系统的稳定性和可靠性，从而满足测量的要求。
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
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。
超声波测距仪的设计与调试-接收部分PPT培训课件
如何实现高精度的测距，以及在多障碍物环境下如何准确判断障碍物的 位置和距离。
实际应用案例二
案例名称
机器人避障系统
描述
在机器人避障系统中，通过安装超声波测距仪，机器人能够实时感 知周围环境，检测障碍物的距离，自动调整行进路线，实现自主避 障。
技术难点
如何处理复杂环境下的噪声干扰，以及如何提高测距的实时性和准确 性。
接收部分的软件设计
数据采集
编写软件程序，通过ADC （模数转换器）实时采集 接收到的超声波信号数据。
信号处理算法
根据实际情况，设计适当 的信号处理算法，如滤波、 去噪、特征提取等，以提 高测距精度。
数据输出
将处理后的数据输出到显 示界面或通过串口发送到 上位机进行进一步处理。
03 超声波测距仪接收部分调 试
实际应用案例三
案例名称
管道检测系统
描述
在管道检测系统中，通过将超声波测距仪搭载在管道检测 设备上，能够实时检测管道内部的状况，如管道的腐蚀程 度、堵塞情况等。
技术难点
如何克服管道内部的复杂环境，如液体、气体等对超声波 传播的影响，以及如何提高测距的精度和稳定性。
THANKS FOR WATCHING
此外，随着物联网和智能传感器技术的发展，超声波测距仪 在智能家居、智能安防等领域的应用也越来越广泛。
超声波测距仪的发展趋势
未来，随着材料科学、微电子技术和算法的进步，超声波测距仪将朝着 更小、更轻、更准确的方向发展。
新型材料和制造工艺的应用将有助于减小测距仪的体积和重量，提高其 便携性和灵活性。同时，随着算法的改进和数据处理能力的提升，超声
等措施。
测量误差大
总结词
测量误差大是超声波测距仪常见的问 题之一，表现为测量结果与实际距离 存在较大偏差。
超声波测距设计毕业设计
超声波测距设计毕业设计一、引言距离测量在许多领域都具有重要的应用，如工业自动化、机器人导航、汽车防撞等。
超声波测距作为一种非接触式的测量方法，具有测量精度高、响应速度快、成本低等优点，因此在实际工程中得到了广泛的应用。
本次毕业设计旨在设计一种基于超声波的测距系统，实现对目标物体距离的准确测量。
二、超声波测距原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波，其在空气中的传播速度约为 340m/s。
超声波测距的原理是通过发射超声波脉冲，并测量其从发射到接收的时间间隔，然后根据声速和时间间隔计算出目标物体与传感器之间的距离。
假设发射超声波脉冲的时刻为 t1，接收到回波的时刻为 t2，声速为c，距离为 d，则距离 d 可以通过以下公式计算：d ＝ c ×（t2 t1) ／ 2三、系统硬件设计（一）超声波发射模块超声波发射模块主要由超声波换能器和驱动电路组成。
超声波换能器将电信号转换为超声波信号发射出去，驱动电路则提供足够的功率和电压来驱动换能器工作。
（二）超声波接收模块超声波接收模块主要由超声波换能器、前置放大器、带通滤波器和比较器组成。
换能器将接收到的超声波信号转换为电信号，前置放大器对信号进行放大，带通滤波器去除噪声和干扰，比较器将信号整形为方波信号。
（三）控制与处理模块控制与处理模块采用单片机作为核心，负责控制超声波的发射和接收，测量时间间隔，并计算距离。
同时，单片机还可以将测量结果通过显示模块进行显示，或者通过通信模块与上位机进行通信。
（四）显示模块显示模块用于显示测量结果，可以采用液晶显示屏（LCD）或数码管。
（五）电源模块电源模块为整个系统提供稳定的电源，包括 5V 和 33V 等不同的电压等级。
四、系统软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机的初始化、定时器的初始化、端口的初始化等。
然后进入主循环，不断地发射超声波脉冲，并等待接收回波。
当接收到回波后，计算距离，并进行显示或通信。
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。
伪随机码超声扩频测距发射与接收电路设计
ｍ序列的参数选定之后， 就必须对 ｍ序列与超
声载波 的调制 方式进 行选择 分析 。在 通信系统 中， 常用 的数 字 调制 方 式有 Ｂ Ｋ （ ｉａ ｍｐｉ ｄ ＡＳ Ｂｎｒ Ａ ｌｕｅ ｙ ｔ
Ｓ ｉ ｅ ｉｇ 二 进制幅移 键控 调制 ） Ｂ Ｓ Ｂｉ ｒ ｈｆＫ ｙｎ ， ｔ 、 Ｆ Ｋ（ ｎ ｙ ａ Ｆｅ ｕ ｎ ｙ Ｓ ｉ ｅ ｉｇ ｒｑ ｅ ｃ ｈｆ Ｋ ｙｎ ，二进制频 移键控调制 ）和 ｔ Ｂ Ｓ （ ｉａ ｈ ｓ ｈｆＫ ｙ ｇ Ｐ Ｋ Ｂｎ ｒ Ｐ ａｅ ｉ ｅ ｉ ，二进 制相移键控 ｙ Ｓ ｔ ｎ
４ ２
Ｌ
（）捌 嫡 盼 ｂ
超 臌
图 １ 伪随机码超 声发射与接收电路原理框 图
采 集控 制器 用 于发送 存储在 其 内部的伪 随机 二
进制序 列 （ ｓｕ ｏＲ ｎ ｏ Ｂ ｎｒ ｅ ｕｎ ｅ Ｐ Ｂ ） Ｐ ｅ ｄ ａ ｄ ｍ ｉａｙＳ ｑ ｅｃ ， Ｒ Ｓ
并对接 收 到 的回波信 号进 行采集 。 Ｎ ５５构成的 由 Ｅ５ ４ Ｈ ０ ｚ方 波振 荡器 用 作超 声发射 时的载波 。 声波 ｋ 超 传感器 可被 看作 一个 带通 滤波器 ，使得系统 可用方
波代替正弦 （ 余弦）波作为超声发射时的载波， 从 而使 得系 统 的硬 件 简 单便 宜 【。电平转换＆功率放 ５ Ｊ
大 模块 主要 用于将 伪 随机码 与载 波调制后 的弱电压 信 号变换 为可 以驱 动 发射换 能器 的强 电压信 号 （ 峰－ 峰值为 ３０ ０Ｖ）。回波 接收 电路主要 对接收换 能器接 收到的微 弱信 号进 行放 大 ，并送往 采集控制器进行 采 集 。采集 控 制 器 利 用 自身 带 的 数字 信 号处理 器 （ Ｓ ２０ ５ ＡＤ Ｐ １６ ）对 回波进行 处理 ，从而求得发射换 能器 与障碍 物之 间的距 离 。另外 ，图 １ 中发射与接 收换 能器 可 以用 分 开独立 的或 收发 同体 的超声换能
8751单片机超声波发射接收电路
超声波测距电路原理和电路图2008-03-20 21:05超声波测距电路原理一、声波测距电路原理和制作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如图1所示，它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图1 超声波传感器结构这就是所谓的时间差测距法。
超声波测距系统设计
超声波测距系统设计一、设计原理超声波测距原理基于声波的传播速度和时间的关系。
声波在空气中传播的速度约为343m/s。
当声波发射到目标物体上后，部分声波会被目标物体反射回来。
通过测量声波从发射到接收的时间差，再乘以声速即可计算出目标物体与传感器的距离。
二、硬件设计1.超声波发射器：超声波发射器是实现超声波测距的关键部件，它负责产生超声波脉冲并将其发射出去。
常用的超声波发射器是压电传感器，它具有快速响应、高灵敏度等特点。
2.超声波接收器：超声波接收器用于接收从目标物体反射回来的超声波，并将其转化为电信号。
同样，压电传感器也可以用作超声波接收器。
3.控制电路：控制电路负责控制超声波发射器和接收器的工作。
例如，它可以通过控制超声波发射器的工作时间来产生超声波脉冲。
同时，控制电路还需要接收超声波接收器输出的电信号，并通过计时器来测量声波从发射到接收的时间差。
4.显示屏：显示屏用于显示测距结果，通过显示屏可以直观地观察到目标物体与传感器的距离。
三、软件设计1.信号处理：在接收到超声波接收器输出的电信号后，需要对信号进行处理。
通常情况下，控制电路会将接收到的信号由模拟信号转换为数字信号。
然后，可以使用特定的算法对数字信号进行处理，例如滤波、峰值检测等，以获取稳定的距离数据。
2.距离计算：根据声波从发射到接收的时间差和声速，可以计算出目标物体与传感器的距离。
计算公式为：距离=速度×时间差。
3.结果显示：最后，将计算得到的距离结果显示在屏幕上，用户可以直接观察到距离结果。
四、总结超声波测距系统是一种简单、实用的测距技术。
通过合理的硬件设计和严密的软件设计，可以实现可靠、准确的测距功能。
同时，超声波测距系统还具有成本低、测量范围广等优点，被广泛应用于自动控制、车辆定位和智能机器人等领域。
6.10超声波传感器发送与接收电路设计
安康学院学年论文﹙设计﹚题目超声波传感器发送与接收电路设计学生姓名王洋学号2010222304所在院(系)电子与信息工程系专业班级电子信息工程1班指导教师张兴辉2012 年 6月 13日超声波传感器发送与接收电路设计王洋（安康学院电子与信息工程系电子信息工程10级，陕西安康725000）指导教师：张兴辉【摘要】随着科学技术的快速发展，超声波在科学技术中的应用越来越广，本设计主要对超声波传感器的发送与接收电路进行了理论分析设计。
由于超声波具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点，因而它可以广泛应用于工业生产、医学检查、日常生活、无人驾驶汽车、自动作业现场的自动引导小车及机器人等。
【关键字】超声波、传感器、电路设计Ultrasonic Sensor to Send and Receive Circuit DesignAuthor: Wang Yang（Grade 10,Class 1,Major Electronic and Information Engineering，Electronic and Information Engineering Dept.，Ankang University，Ankang 725000，Shaanxi）Directed by Zhang XinghuiAbstract：With the rapid development of science and technology, ultrasonic applications in science and technology are more and more wide, the main design of the ultrasonic sensors for sending and receiving circuit are analyzed design. Because ultrasound with high frequency, short wavelength and the diffraction are small, especially the good direction, can be a ray and directional propagation characteristics, so it can be widely used in industrial production, medical examination, daily life, unmanned aerial vehicles, automatic work scene of automatic guided vehicle and robot.Key words：Ultrasonic, transducer, circuit design1 超声波传感器的概述以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。
《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。
超声波测距电路图
超声波测距电路图 This manuscript was revised by the office on December 22, 2012超声波测距电路图超声波测距电路原理和制作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如图1所示，它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图1 超声波传感器结构这就是所谓的时间差测距法。
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。
超声波测距仪的设计方案
超声波测距仪的设计方案简介超声波测距仪是一种常见的测距设备，它利用超声波的传播特性来实现对距离的测量。
本文将介绍超声波测距仪的设计方案，包括硬件设计和软件设计。
硬件设计超声波传感器超声波传感器是超声波测距仪的核心部件，它能够发射超声波并接收回波。
常用的超声波传感器有两种，一种是单通道超声波传感器，一种是多通道超声波传感器。
控制电路超声波传感器和微控制器之间需要通过控制电路进行连接。
控制电路主要包括电压转换电路、信号放大电路和滤波电路，它们的作用是将超声波传感器输出的模拟信号转换为微控制器能够识别的数字信号。
显示装置为了方便用户查看测距结果，超声波测距仪通常会配备一个显示装置。
显示装置可以是液晶显示屏、数码管等，通过显示装置可以直观地显示测距结果。
电源模块超声波测距仪需要一个可靠的电源供电。
电源模块可以采用锂电池、干电池或者充电电池等供电方式。
软件设计初始化配置超声波测距仪启动时需要对各个模块进行初始化配置。
这包括设置超声波传感器的工作频率和增益，设置控制电路的参数，以及初始化显示装置等。
超声波测距算法超声波测距算法是超声波测距仪的核心算法，它主要用于计算超声波传感器发射的超声波到接收回波之间的时间差，从而得到距离。
常用的超声波测距算法有三角函数法、脉冲回波法和相位差法等。
其中，三角函数法是最简单的算法，适用于测量距离较短的情况；脉冲回波法和相位差法适用于测量距离较长的情况，但需要更为复杂的计算。
距离显示软件设计中还需要考虑如何将测得的距离值进行显示。
可以通过数码管、液晶显示屏或者计算机界面等方式进行显示。
报警功能超声波测距仪还可以增加报警功能，当检测到距离超过设定的阈值时，触发报警，提示用户该区域存在障碍物。
总结超声波测距仪的设计方案主要包括硬件设计和软件设计两部分。
硬件设计包括超声波传感器、控制电路、显示装置和电源模块的设计。
软件设计包括初始化配置、超声波测距算法、距离显示和报警功能等。
通过合理设计和优化算法，可以实现一个精准、稳定的超声波测距仪。
基于51单片机超声波测距仪设计
基于51单片机超声波测距仪设计超声波测距仪是一种应用较为广泛的测量设备，可以用于测量物体与超声波传感器之间的距离。
本文将基于51单片机设计一个简单的超声波测距仪，并介绍其原理、硬件电路和程序设计。
一、原理介绍：超声波测距仪的工作原理是利用超声波传感器发射超声波，并接收其反射回来的波，通过计算发射和接收之间的时间差，从而确定物体与传感器之间的距离。
超声波的传播速度在空气中近似为331.4m/s，根据速度与时间关系，可以通过测量时间来计算距离。
二、硬件电路设计：1.超声波模块：选用一个常见的超声波模块，包括超声波发射器和接收器。
2.51单片机：使用51单片机作为控制器，负责控制超声波模块和处理测距数据。
3.LCD显示屏：连接一个LCD显示屏，用于显示测距结果。
4.连接电路：将超声波发射器和接收器分别连接到单片机的引脚，将LCD显示屏连接到单片机的相应引脚。
三、程序设计：1.初始化：包括初始化单片机的GPIO引脚、定时器以及其他必要的设置。
2.发送信号：发射一个超声波信号，通过超声波模块的引脚控制。
此时，启动定时器开始计时。
3.接收信号：当接收到超声波的反射信号时，停止定时器，记录计时的时间差。
根据超声波传播速度，可以计算出距离。
4.显示结果：将测得的距离数据显示在LCD显示屏上。
四、实现效果：通过以上设计，可以实现一个简单的超声波测距仪。
在实际应用中，可以根据需求扩展功能，例如增加报警功能、计算速度等。
总结：本文基于51单片机设计了一个超声波测距仪，包括硬件电路设计和程序设计。
通过该设备可以实现对物体与超声波传感器之间的距离进行测量，并将结果显示在LCD显示屏上。
该设计只是一个基本的框架，可以根据需要进行进一步的改进和优化。
用于超声波测距的发射及接收电路设计
损坏 电感 。Ｃ 、 １ Ｒ １ Ｒ 、 ２的参数由发射 的超声波频 率、 三极管的型 Ｄ 、 ４ Ｄ５后 ， 小 了发 射 与接 收 间 的 影响 。 ３Ｄ 、 减
号及 Ｖ ｃ的 大 小决 定 。Ｃ１ 小 时 ，０ 口输 出 的 方波 耦 合 到三 极 偏 Ｉ ／
管的基极后变为脉宽较窄的不标 准的脉冲 波，影响三极 管驱 动
一
苷 ［ Ｄ Ｃ ５ ３ ＝
Ｌ Ｃ振 荡 电路 。 １过于 大 时 ， Ｃ 由于 充 电和 放 电的时 间常 数 不 同 ， 在 发 射 的过 程 中 ，三 极 管 基极 的 方波 幅度 会逐 步 减 小 。 Ｃ １应根 据
Ｒ 、 ２ Ｑ１的 参 数 确 定 一合 适 的 量 值 。 可 先确 定 Ｃ １Ｒ 、 １等 于
路 计 殳
陈 勇
可 Ｃ 、 ４很 小 ， 择 Ｃ 选 ３在 １Ｏ Ｆ左 右 ， Ｏｎ 在 具 有超 声 波 测距 功 能 的 仪器 设 备 中 ， 于 驱动 超 声 波 发 射 阻值 较 大 ， 取 几 千 欧 姆 ， ３ Ｃ 用 及接 收 的 电路 设计 种类 较 多 。从 产 品 的成 本 及 体 积 考 虑 ， 多数 采 Ｃ ４在 几 个 ｎ Ｆ范 围 。 ２ Ｄ 、 ４ Ｄ 、 ５对发 射 影 响 不 大 ， 为接 Ｄ 、 ３Ｒ 、 ４ Ｄ 是 用集 收发 于 一 体 的 超 声 波 换 能 器 ， 用 这种 设 计 的产 品 ， 款 式 收信 号 而 设计 。发 射信 号 时 ， ５ Ｄ 采 其 Ｄ 、 ４的 上 端 电位 被 钳 位 在 Ｏ７ Ｖ
在 附 图 中 ， 片 机 ＭＣＵ 由程 序 控 制 从 Ｉ 口线 输 出 超 声 波 信 号 通 过 Ｌ 、 ２ 的通 路 ； ４ Ｄ 单 ／ ０ １Ｌ Ｄ 、 ５及 Ｃ ４并 联 后 的 阻 抗 远 大 于
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。
超声波测距仪的设计
超声波测距仪的设计
超声波测距仪的设计一般包含超声发射器、接收器、计时
电路和显示电路。
下面将对其各组成部分进行具体说明。
1. 超声发射器：
超声发射器是超声波测距仪的关键组件，通常由压电陶瓷
传感器构成。
它能将电能转化为超声波能量。
通过施加电压，压电陶瓷会振动产生超声波，并向周围环境发射。
2. 接收器：
接收器是超声波测距仪的另一个重要组成部分。
它通常也
由压电陶瓷传感器构成。
当超声波波达到测距仪的目标物
体后，一部分超声波会被目标物体反射回来，被接收器接收。
接收器会将接收到的超声波转化为电信号。
3. 计时电路：
计时电路用于测量从超声发射到接收到反射信号之间的时
间间隔，根据声速和时间间隔可以计算出目标物体的距离。
计时电路通常由逻辑门、计数器、时钟等组成。
4. 显示电路：
显示电路用于显示目标物体的距离。
一般可以通过数码显
示器或者液晶显示屏将测得的距离进行显示。
显示电路通
常由数码显示器、驱动电路、控制电路等组成。
除了以上组成部分，还可以加入一些其他功能，例如校准
电路、报警电路等，以提高测距仪的精度和实用性。
设计
超声波测距仪需要对各个组成部分进行合理的配置和调试，使得整个测距仪可以稳定、准确地测量目标物体的距离。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
以 保证
,
基 极 的 方 波 不 失真
。
起保 护 三 极 管 的 作 用 日 起 限 流 的作 用
、
。
及
的 匝数 为
,
设 接入 系 数
二
,
近似
。
等于Байду номын сангаас
与超 声 波 换 能器在 发 射 时 所 需 正 弦 信号 的 振 幅 之 比
,
当
,
较小 时 要求
能 输 出较 大 的 电流振 幅 这 时
。
,
应 取 小一 些
、
,
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
,
。
加上
么
损 坏 电感 号及
。
、
、
的 参数 由 发 射 的 超 声 波 频 率 三 极 管 的 型
。
、
。
的 大 小决 定
偏小 时
,
口
输 出 的 方 波 祸合 到 三 极
,
管 的基 极 后 变 为 脉 宽较 窄 的 不 标 准 的 脉 冲波
,
,
以 下 不 会损 坏 接 收部 分 的 电路
。
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
、
射 在接 收信 号 时 由于信号 较 弱 应 尽 量减 少 由发 射 电路所造 成
的 对 信 号 的损 耗 我们 所设 计 的 电路 如 附 图 所 示 试 验 效 果 良好
用 于 超 声 肠 测 距发尉 及 拐 成 毋 路 计
在具 有超 声 波 测 距 功 能 的 仪器 设 备 中 用 于 驱 动 超声 波发 射
,
阻值 较 大 可 取 几 千 欧 姆
,
,
、
很小 选择
,
、 、
在
门「
,
左右
,
及接 收 的 电路设 计 种 类 较 多
。
从 产 品 的成 本 及 体 积 考虑 多 数 采
可取 几 十 欧 姆 甚至 几 欧 姆 当
较大时
,
可取 几 百 欧姆 甚 至 几
,
、 、
一 兰
器 公
砂 ｝ ・ 年
千 欧 姆 下 在 基 极 谐振 频 率 带 宽范 围 内 呈 感 性
丁
,
。
作为
、 、
的谐振 负载 电容 即 电容 与 丁 并联 后 组成 选频 网 络 的 取值 由 下日 的 电参数决 定 不 同 型 号 的 丁
,
片 机 不 输 出 方波 时 与
口
线最 好 保 持输 出高 电平
,
、
结语
经
、
对
进行充 电
,
在 极短 时 间 内充 电完 毕
。
三 极管
,
该 电路 的优 点 是 发 射 时加 到超 声 波 换 能器 两 端 的 电信 号 为
正 弦波
、
的 基 极 电位 等 于
三 极 管 截止 电感 中没 有直 流通 过 不 会
, , ,
在几个
范围
。
。
、
、
对 发 射 影 响 不 大 是 为接
的 上 端 电位 被 钳 位在
用 集 收 发于 一 体 的 超 声 波 换 能 器 采 用 这 种 设 计 的产 品 其 款 式
收信 号 而 设 计
,
发 射信号 时
,
、
和价 格都具 有 一 定 的 优 势
。
但在 电 路 设 计 方 面 需 要 更 高 的要 求
的作 用
,
藕 合至 放 大 电路 放 大 约
,
倍 后 的信 号经
,
藕 合至 鉴
。
成 的 正 弦 波 驱 动超声 波 换 能 器 丁 发 射 声 波
是 将单 片机从
口输
,
电路 中
频 电路 经鉴频 后 电 路 的 输 出至单 片 机 完成 接收任 务
出的 方波藕合 到三 极管 连接 的
,
的 基 极 当单
,
接 收 电路 原 理
, , ,
’
。
超 声 波 换 能 器 丁 接 收到 被 目标 物体 反 射 回 来 的超 声 波 时
在 其 两 端 产 生 微 弱 的 电信号 其 振 幅 一 般 不 大 于
即 双 向二
、
发射 电路 原 理
,
极管
由 程序 控 制 从
日
。
、
及
、
、
处于 截 止 状 态
、
。
、
阻 断接 受 到 的 电
在 附图 中 单 片机
口
线 输 出超 声 波 驱动 由
信号通 过
、
的通 路
,
及
并联 后 的 阻抗 远 大 于
、
换 能 器 所 需 的方波 我们 采 用 的 是
、 、
、
经 三极管
。
并联 后 的阻 抗
,
接 收到 的 电信号 主 要 有
分压 后 由
超 声 波 换 能 器 丁日 等组成 的 振 荡 电路
。
在振 荡 电路 形
影 响三 极 管 驱动
,
振 荡 电路
。
过于 大 时 由于 充 电和 放 电的时 间常数 不 同 在
,
,
发 射 的 过程 中
、
、
三 极 管 基 极 的 方波 幅 度 会 逐 步减 小
。
。
应 根据
的 参数确定 一 合适 的量值
可 先确定
,
等于
及
“
,
再确定
及
的 参数
。
在三 极 管 的型 号 确 定 后
。
日 可 通 过 实 验 在 几 百 欧 姆 至 几 千 欧 姆 范 围 内确 定
, , ,
、
。
、
的取
值 不 同 应 由 实验确 定 发 射及 接收超声 波 时 并联 网 络 两 端 的阻
,
。
抗 最 大 呈 电 阻 特 性 使三 极 管 的 负载 阻抗 最 大 呈 电阻特性
, , ,
。