超声波测距报告详细指导

： 波发射电路如图·3所示。
设
计
过
程
图·3
3.2.1 超声波发射电路设计
工作时，由单片机产生40 kHz的脉冲从P0.1口向超声波的 发射电路部分发出信号，再经74LS04放大电路放大后，驱 动超声波探头将超声波发射出去。
三 ： 设 计 过 程
图·3
3.2.2 超声波接收电路设计
由于超声波在空气中的传播过程中是有衰减的，如果距
设 平到单片机去请求中断，当即单片机停止计时，并开始去
计 过 程
进行数据的处理。 CX20106A芯片的前置放大器具有自动增益控制的功能，
当测量的距离比较近时，放大器不会过载；而当测量距离 比较远时，超声波信号微弱，前置放大器就有较大的放大
增益效果。
CX20106A芯片的5脚在外接电阻
对它的带通滤波器的频率进行调节，
三 此扫描方式能完全达到显示要求。显示模块连接电路图如 ： 图·8所示。
设
计
图
8
过
程
图3
3.3.2 报警模块设计 报警模块通过单片机给定低电平使蜂鸣器发出声音。报警 模块电路图如图·9所示。
三 ： 设 计 过 程
图9
3．4 系统整体电路
根据本章前面对设计的各个相关模块的分别讲述讲述，再 结合单片机的引脚功能，从而得到系统整体电路图，如 图·10所示。
三 外观如图·6所示。 ： 设 计 过 程
图5
图6
3.3 显示报警模块设计
3.3.1 数码管显示模块设计 在每个数码管里面都有8只发光二极管，它们分别记作a、b、 c、d、e、f、g、dp，其中dp是小数点（如图7所示），当 电流由二极管的正极流向负极时，二极管就可点亮。
三 ： 设 计 过 程
图7
原
理
3.2 超声波发射和接收电路设计
3.2.1 超声波发射电路设计
超声波发射电路是由超声波探头和超声波放大器组成。超
声波探头将电信号转换为机械波发射出去，而单片机所产
生的40 kHz的方波脉冲需要进行放大才能将超声波探头驱
三
动将超声波发射出去，所以发射驱动实际上就是一个信号 的放大电路，本设计选用74LS04芯片进行信号放大，超声
而且不用再外接其他的电感，能够
很好地避免外加磁场对芯片电路的
干扰，而且它的可靠性也是比较高
三 的。CXБайду номын сангаас0106A芯片电路本身就具
： 设 计 过
有很高的抗干扰的能力，而且灵敏 度也比较高，所以，能满足本设计 的要求。超声波接收电路如图·4所 示。
程
图·4
3.2.3 HR-SR04超声波集成模块 HR-SR04超声波集成模块是将超声波发射探头，超声波接 收探头，CX20106A芯片电路，74LS04芯片放大电路集成 到的一起的一个超声波集成模块。HR-SR04超声波集成模 块正面外观如图·5所示，HR-SR04超声波集成模块的背面
超声波测距报告详细指导
项目名称：超声波测距装置
项目负责人：XXX
项
组员：X
目
简
所在班级：X
介
项目指导老师：X
项目完成时间：2016年11月
超声波测距装置
其功能：此装置能够测量出装置（超声波发射点）与障碍
一 ：
物之间的距离, 并通过4位LED数码管显示出装置与障碍物 之间的距离（单位为mm）。
项
目 测试原理：采用两个超声波探头分别进行超声波的发射和
三 ： 设 计 过 程
图·10
实物展示
如图·11所示,一块地板砖的实际距离为60cm，也就是 600mm，如图·12显示为563mm。误差为37mm。
图
·12 ·11
四
：
系
统
测
图
试
本系统在设计和数据的计算过程中无可避免地会产 生一定的误差，以下对可能产生误差的原因进行分 析： （1）环境的温度所引起的误差 环境温度的影响是本设计在不同的温度条件下测量
五 数据存在误差的主要原因，根据有关资料，在当温 ： 差较大时，前后两次测距的误差肯定前后相差也比 结 较大。而本设计中并没有温度补偿模块，主要是起 果 到距离的测量和警报的作用而已，所以本设计并没 分 有采用温度补偿模块进行设计。 析
研 接收，通过超声波发射探头向某一方向发出超声波，在发
究 内 容
射的同时开始采用计时器计时，超声波在空气中传播，途 中若碰到障碍物就会立即返回来，超声波接收器一旦收到 反射波就停止计时器，读出时间t。(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)。
①在测距的时候。本系统利用一片89C52单片机作
为控制中心，通过单片机其中的一个I/O口对超声
波发射器进行控制，（I/O口为高电平时，触发超
声波发射电路发出超声波）,此时在另一个单片机
I/O端口等待信号的返回（若有信号返回则此端口
二 为低电平）。
：
设
②信号循环不断地进行采集。系统包括超声波测
计 距单元（超声波集成模块）、89c52单片机控制、
离较远，那么超声波接收电路所接收到的超声波信号就会
比较微弱，因此需要对接收到的信号进行放大而且放大的
倍数也要比较大。超声波接收电路主要是由集成电路
CX20106A芯片电路构成的，CX20106A芯片电路可以对超
三 声波信号进行放大、限幅、带通滤波、峰值检波、整形、
： 比较等功能，比较完之后超声波接收电路会输出一个低电
计
方
超声波发射器
放大电路
显示模块
法
图·1
3.1单片机最小系统 单片机最小系统是其它拓展系统的基础，对于89c52单片机， 由于片内已经自带有了程序存储器，所以只要单片机外接 时钟电路和复位电路就可以组成了单片机的最小系统了。 单片机的最小系统如图·2所示。
三 ：
·2
图
设 计
单 片 机
过
最 小
程
系 统
此次数码管显示选用的是动态扫描的方式，动态显示即数
码管的轮流显示，利用人眼的“视觉暂留”特性，这样看
出来的就是在显示不同数值。数码管的动态显示比较实用，
电路构建简单，所以本设计采用动态扫描的方法显示测量
距离，只要轮流显示的速度足够快的时候就能够实现测量
数值的显示。显示模块选用4位共阳极数码管进行动态扫描，
方 蜂鸣器报警模块和数码管显示模块。这个设计的汽
法 车倒车雷达要能够连续测距，数据经过单片机的处
理后，用4位数码管显示所测量得到的距离，若计
时器溢出，或距离超过2500mm，蜂鸣器会发出鸣
叫声进行报警。
所设计出来的超声波测距系统各模块如下图·1所示
二
超声波接收器
放大电路 检波电路 报警系统
：
设
89c52单片机