超声波测距实验报告

超声波测距系统实物设计报告

一.设计要求

1.测量距离不小于0.3米,数字显示清晰,无数字叠加,动态显示测量结果,更新时间约为0.5秒左右。

2.测量精度优于0.1米,显示精度0.01米。

3.距离小于0.3米时,蜂鸣器发出”嘀嘀”报警。

4.测量距离超过1.0米时,指示灯显示超量程。

二.系统设计思路

1.原理框图

超声波发射

器

2.系统组成模块

（一）40KHZ方波产生电路

1、分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过理论计算加上微调电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波，当R2远大于R1时，矩形波的占空比接近50%，可近似为方波。

2、单元电路如下图；

3、参数计算：

4、仿真结果：

（二）2Hz时钟信号发生电路：

1、分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过理论计算加上调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。其中占空比在70%以上。

2、单元电路如下所示：

参数计算：R1=710K欧，R2=375欧，C1=1微F

（三）17kHz时钟信号发生电路：

1、分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过理论计算加上调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。

2、单元电路如下所示：

3、参数计算：

R1=1K欧，R2=395欧，C5=47nf；

4、仿真

5、功能：数字显示的测量结果要求动态更新时间约0.5秒左右，所以要求一个

频率约2Hz的时钟信号来控制刷新数据，保证结果显示稳定不闪烁。

三，调试说明

首先要在示波器上稳定的出现5个波形，40khz的方波，17khz的方波，加上接收头之后的波形，经过347放大之后的正弦波，2hz经过非门整形之后的波形；

其中值得注意的就是40khz的占空比一定要精确的得到50%，这个和你测试的准确度和高度直接相关，我们在提高高度的过程中其中一个步骤就是回过头来再去调整40khz的准确度。

17khz的一定是占空比小于40%，这个最直接的影响是测试精度，我们尝试在17khz之后不接非门就是占空比大于50%，测试结果是不准确的。

如果说超声波测距最重要的是什么我会毫不迟疑的说出2hz的调试，其中包括参数计算和占空比，刚开始我们就相信别人和老师的数据，结果是错误的，最后我们一致下定决心自己搞出自己的特色，搞出自己的数据，我索性自己计算出了一组数据，结果证明是正确的。我们做出来之后接下来其他组就直接采用我们的数据了，所以我们的2hz数据才是原创。

还有就是正弦波的波形，这个波形反映了信号的强度以及杂波的情况，这个需要注意的就是放大倍数和滤波电容的选取，这个会在后面的叙述中详细。

还有就是LF347放大倍数的选取，刚开始我们使用一级放大1000倍，结果只出现26厘米，这是我们第一次出现示数，虽然很短，但也是很高兴的。但是我们再去检查波形的时候就发现波形已经很乱了，杂波很多，这样我们就要改变放大倍数和改变滤波电容的大小，该车放大300倍，滤波电容改成10UF，这样就好多了，我们测到了112厘米。接着我们再次通过改变放大倍数，由一级放大改为二级放大，不断地更改电阻来改变放大倍数，我们发现只有当二级放大倍数和一级放大倍数相差不大，且二级放大倍数小于一级放大倍数的时候，这事的波形是最稳定的，信号时最强的，我们通过不断地厄、改变找到了最佳放大倍数在900—1500倍之间（针对我们的电路），这样我们的测试距离由112到147再到196厘米，这是我们最快乐的时刻。就在我们准备收工的时候，我们想到了通过增加发射头和接收头可以增加信号强度进而测试更远的距离，不错，我们的猜想是正确的，通过改变我们直接测到了屋顶268。

实验的收获与心得体会：毫不夸张的说，这几天的实验是最充实快乐痛苦的几天，我们把以前学的数电、模电知识运用到实践中来，我和我的队友以一种认真的态度对待，在实验之前我们就说这次数电实验是锻炼我们动手能力和合作能力的一个过程，我们要好好对待，制定自己的计划，把握自己的节奏。整个过程我们全部是独立的，刚开始时候想请教老师却没有得到帮助。我们一个电阻，一个电阻的尝试，一个电容一个电容的尝试，一个芯片一个芯片的检测，一个模块一个模块的检测，用示波器，用万用表，查资料，计算，所有的参数都是我们一步一步调出来的，这是原创。我们最大的收获就是学会做事情，这是学习的过程，思考的过程，学习的思维，做事情的思维。理论与实践相结合的思维，层层递进，步步为营的做事情，把握自己的节奏做事情，有章法，不怕犯错误，胸有成竹，一切都在掌握之中。

5、40khz的波形

接收头的波形：

17Khz的波形；

加发射头之后的波形实物连接的线路图

最终的结果; 实验原理图：