基于单片机超声波多普勒测速的设计
基于单片机超声波测距系统的设计和实现
基于单片机超声波测距系统的设计和实现超声波测距系统是利用超声波传播速度较快的特性，通过发射超声波并接收其回波来测量距离的一种常见的测距方式。
在本文中，我们将介绍基于单片机的超声波测距系统的设计和实现。
一、系统设计原理超声波测距系统主要由超声波发射器、超声波接收器、单片机和显示器组成。
其工作原理如下：1.发送超声波信号：超声波发射器通过单片机控制，向外发射超声波信号。
超声波的发射频率通常在40kHz左右，适合在空气中传播。
2.接收回波信号：超声波接收器接收到回波信号后，将信号经过放大和滤波处理后送入单片机。
3.距离计算：单片机通过测量超声波发射和接收的时间差来计算距离。
以声速343m/s为例，超声波的往返时间与距离之间的关系为：距离=时间差×声速/2、通过单片机上的计时器和计数器来测量时间差。
4.数据显示：单片机将计算得到的距离数据通过显示器显示出来，实时展示被测物体与超声波传感器之间的距离。
二、系统设计步骤1.系统硬件设计：选择合适的超声波模块，其具有超声波发射器和接收器功能，并可通过接口与单片机连接。
设计好电源电路以及超声波传感器与单片机之间的连接方式。
2.系统软件设计：根据单片机的型号和编程语言，编写相应的程序。
包括超声波信号的发射和接收控制，计时和计数功能的编程，距离计算和数据显示的实现。
3.硬件连接和调试：将硬件连接好后，对系统进行调试。
包括超声波模块与单片机的连接是否正确，超声波信号的发射和接收是否正常，计时和计数功能是否准确等。
5.优化和改进：根据实际测试结果，对系统进行优化和改进。
如增加滤波和放大电路以提高信号质量，调整超声波模块的发射频率，改进显示方式等。
三、系统实现效果完成以上设计和实施后，我们可以得到一个基于单片机的超声波测距系统。
该系统使用简单，测距精度高，响应速度快，适用于各种距离测量的应用场景。
同时，该系统还可根据具体需求进行各种改进和扩展，如与其他传感器结合使用，增加报警功能等。
基于stm32单片机的超声波测距仪设计报告
基于stm32单片机的超声波测距仪设计报告【文章标题】基于STM32单片机的超声波测距仪设计报告【引言】超声波测距是一种常见且有效的测量方法，被广泛应用于工业控制、自动化、智能家居等领域。
本文将深入讨论基于STM32单片机的超声波测距仪的设计原理、硬件搭建和软件编程，并分享对该设计的观点和理解。
【简介】1. 超声波测距原理简介（可使用子标题，如1.1）- 超声波的特性与应用- 超声波传感器原理及工作方式2. 设计方案（可使用子标题，如2.1）- 系统框图：硬件模块与连接方式- 所需材料清单及器件参数选择【正文】1. 超声波传感器的选型与特性比较（可使用子标题，如1.1）1.1 超声波传感器的种类与特点1.2 STM32单片机与超声波传感器的配合选择理由与原则2. 硬件电路设计与搭建（可使用子标题，如2.1）2.1 超声波发射电路设计与实现2.2 超声波接收电路设计与实现2.3 STM32单片机与超声波传感器的连接方法及引脚映射3. 软件编程实现（可使用子标题，如3.1）3.1 STM32单片机开发环境配置与准备3.2 程序框架和流程设计3.3 超声波信号处理与距离计算算法【总结】1. 设计成果总结与优缺点评价- 设计成果与功能实现总结- 设计过程中的挑战与解决方案- 设计的优点与改进空间2. 对基于STM32单片机的超声波测距仪设计的观点和理解- 本设计在硬件搭建和软件编程方面充分利用了STM32单片机的性能与功能- 超声波测距仪在工业自动化和智能家居等领域具有广阔应用前景 - 未来可以进一步提升设计的灵活性和可扩展性【参考资料】- 张三: 《超声波测距原理与应用技术》，出版社，2018年- 李四: 《STM32单片机与嵌入式系统设计》，出版社，2019年以上是本文基于STM32单片机的超声波测距仪设计报告，对这个主题的观点和理解。
希望这篇文章内容全面、深入，并能帮助您对超声波测距仪设计有更深刻的理解。
基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计
基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计一、本文概述超声波测距技术因其非接触、高精度、实时性强等特点，在机器人导航、车辆避障、工业测量等领域得到了广泛应用。
STM32单片机作为一种高性能、低功耗的嵌入式系统核心，为超声波测距系统的设计提供了强大的硬件支持。
本文旨在设计一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统，以满足不同应用场景的需求。
二、超声波测距原理本部分将介绍超声波测距的基本原理，包括超声波的产生、传播、接收以及距离的计算方法。
同时，分析影响超声波测距精度的主要因素，为后续系统设计提供理论基础。
三、系统硬件设计3、1在设计基于STM32单片机的高精度超声波测距系统时，我们遵循了“精确测量、稳定传输、易于扩展”的总体设计思路。
我们选用了STM32系列单片机作为系统的核心控制器，利用其强大的处理能力和丰富的外设接口，实现了对超声波发射和接收的精确控制。
在具体设计中，我们采用了回波测距法，即发射超声波并检测其回波，通过测量发射与接收之间的时间差来计算距离。
这种方法对硬件的精度和稳定性要求很高，因此我们选用了高精度的超声波传感器和计时器，以确保测量结果的准确性。
我们还考虑到了系统的可扩展性。
通过STM32的串口通信功能，我们可以将测量数据上传至计算机或其他设备进行分析和处理，为后续的应用开发提供了便利。
我们还预留了多个IO接口，以便在需要时添加更多的传感器或功能模块。
本系统的设计思路是在保证精度的前提下，实现稳定、可靠的超声波测距功能，并兼顾系统的可扩展性和易用性。
31、1.1随着物联网、机器人技术和自动化控制的快速发展，精确的距离测量技术在各个领域的应用越来越广泛。
超声波测距技术作为一种非接触式的距离测量方式，因其具有测量精度高、稳定性好、成本相对较低等优点，在工业自动化、智能家居、机器人导航、安防监控等领域得到了广泛应用。
STM32单片机作为一款高性价比、低功耗、高性能的嵌入式微控制器，在智能设备开发中占据重要地位。
基于单片机的超声波雷达测速系统设计
基于单片机的超声波雷达测速系统设计毕业设计（论文）题目基于单片机的超声波雷达测速系统专业班级学号308 学生指导教师二○一二年超声波测速雷达系统的研究摘要现有超声波雷达测速系统多采用单一的时差法测速或多普勒法测速，然而当被测物体的移动速度大范围变化时，单一的测速方法会引入较大的测量误差。
鉴于此，本文以单片机为核心，以超声波换能器为收发元件，通过合理的时序控制，将时差法测速和多普勒法测速集成在一套系统中,实现了两种方法的同时测量。
理论分析表明，该系统的测量误差小，测量精度高，验证了系统的可行性。
研究成果有一定的理论价值和应用前景。
关键词：超声波、多普勒、单片机The Study of Ultrasonic Velocity Radar SystemABSTRACTIn the existing ultrasonic speed radar system, most use the single use time interval velocimetry, other single use the Doppler effect velocimetry. However, when the movement speed changes in a wide range. Single velocity measurement will be Increase the measurement error, Souse the Single Chip Microcomputer as the core ,Ultrasonic transducer as the sending and receiving components, across the reasonable control of the timing , integrate Transit-time velocimetry and Doppler velocimetry in one system, realise use the two method take measurement at the same time .According to the theoretical analysis, this system has a low measurement error、high accuracy, Verify the feasibility of the system, The research has some theoretical value and application prospect.KEYWORDS: Ultrasonic wave、Doppler、Single Chip Microcomputer目录绪论 (1)课题研究背景及意义 (1)国内外研究现状 (2)本文研究工作 (3)小结 (3)超声波测速系统硬件的设计 (5)2.1 超声波测速总体设计方案 (5)2.2 测速原理 (7)2.3 超声波发射模块设计 (9)2.4 超声波接收模块设计 (12)2.5单片机控制系统设计 (16)2.6小结 (20)超声波测速系统软件的设计 (21)3.1 程序流程图 (21)3.2 小结 (24)第4章系统性能分析 (25)4.1 系统功能分析 (25)4.2 系统误差分析 (26)影响回波时间t 测定的因素及减小误差的方法 (26)测量环境对测量精度的影响分析 (27)盲区 (28)4.3 小结 (28)第5章总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (34)第1章绪论1.1研究背景及意义在现在这个高速发展的时代中，各类测速雷达在其中扮演了不可或缺的作用。
基于单片机的测速仪的设计与实现
基于单片机的测速仪的设计与实现在现代科技飞速发展的时代，测速仪在各个领域都有着广泛的应用，比如交通管理、工业生产、运动竞技等。
而基于单片机的测速仪因其成本低、性能稳定、易于实现等优点，成为了测速领域的重要研究方向。
一、测速仪的工作原理要理解基于单片机的测速仪的设计，首先需要了解其工作原理。
常见的测速方法有多种，如激光测速、雷达测速、编码器测速等。
在本次设计中，我们采用了编码器测速的方法。
编码器是一种能够将机械运动转换为电信号的装置。
当被测物体运动时，带动编码器旋转，编码器会输出一系列的脉冲信号。
通过测量这些脉冲信号的频率，就可以计算出被测物体的速度。
二、单片机的选择单片机是整个测速仪的核心控制单元，其性能直接影响到测速仪的准确性和稳定性。
在众多的单片机型号中，我们选择了 STM32 系列单片机。
STM32 单片机具有高性能、低功耗、丰富的外设资源等优点，能够满足测速仪的设计需求。
三、硬件电路设计硬件电路设计是测速仪实现的基础。
主要包括以下几个部分：1、传感器接口电路用于连接编码器，将编码器输出的脉冲信号传输给单片机。
2、单片机最小系统包括单片机芯片、时钟电路、复位电路等，为单片机的正常工作提供必要的条件。
3、显示电路用于显示测量到的速度值，可以选择液晶显示屏（LCD）或者数码管。
4、电源电路为整个系统提供稳定的电源。
四、软件设计软件设计是测速仪实现功能的关键。
主要包括以下几个步骤：1、初始化设置对单片机的各个外设进行初始化，如定时器、中断等。
2、脉冲信号采集通过定时器捕获编码器输出的脉冲信号，并计算脉冲的频率。
3、速度计算根据脉冲频率和编码器的参数，计算出被测物体的速度。
4、显示输出将计算得到的速度值通过显示电路进行显示。
五、系统调试在完成硬件和软件设计后，需要对整个系统进行调试。
调试过程中，可能会遇到各种问题，如脉冲信号丢失、速度计算不准确、显示异常等。
针对这些问题，需要仔细分析，逐步排查，找出问题的根源，并进行相应的修改和优化。
基于单片机的多普勒信号测试系统的设计
和Ｐ Ｃ 显示 模块 。系统原 理 框图 如图 １ 所示 。
高 、体 积大 、设 计 复 杂 一 】 。采 用 低 速 单 片机 ，数
据处 理速 度 慢 ，很 难精 确实 时 的采 集到 目标 回波信 号 。因此 本文 提 出 了以Ｃ８ ０ ５ １ Ｆ ３ ３ ０ 单 片机 为 核 心设 计 引信弹 目交 会 多普 勒信 号的 测试 系统 。该单 片机 具有体 积 小 、集成 度高 、适 用于 引信 测试 电路 。
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复 ，所 以它 的 生 产 、测 试 、检 验 等都 是 在 地 面 完
成 的 ， 因此 必 须 有 一 套 完 善 的 、准 确 的模 拟 测 试
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系 统 ，模 拟 弹 目交 会 的过 程 口 】 。 引 信 弹 目交 会 模
拟 测 试 系统 是 引信 测 试 中不 可 或 缺 的重 要 系统 之
１ 无线 电引信 的工作原 理
多 普 勒 无 线 电 引信 是 利 用 弹 目交 会 接 近 过 程
中 电 磁 波 的 多 普 勒 效 应 工 作 的 ，它 发 射 连 续 单 一 的 信 号 ，通 过 测 量 回 波 信 号 的 多 普 勒 频 谱 和 幅 度
位置 ，最 后 通过 多普 勒频 移公 式分 析 回波信 号 中幅
信 号 的 多普 勒 频 率 是控 制 战 斗 部 的 杀伤 物 质 实 时
准 确 毁 伤 目标 的 关 键 参 数 。弹 目接 近 过 程 中 多
值 、频率 、弹 目距 离、弹 目相对 速度 的关 系 。
多 普 勒 效 应 的 实 质 ：在 振 荡 源 和接 收 机 之 间
基于单片机控制的超声波测距系统的设计
基于单片机控制的超声波测距系统的设计一、概述。
超声波测距技术是一种广泛应用的测距技术，它能够非常精确地测量物体到传感器的距离。
本文介绍的基于单片机控制的超声波测距系统主要由控制模块、信号处理模块和驱动模块三部分组成。
其中，控制模块主要实现超声波信号的发射与接收，信号处理模块主要实现对测量结果的处理和计算，驱动模块主要实现对LED灯的控制。
二、硬件设计。
1.超声波发射模块：采用 SR04 超声波发射传感器，并通过单片机的PWM 输出控制 SR04 的 trig 引脚实现超声波信号的发射。
2.超声波接收模块：采用SR04超声波接收传感器，通过单片机的外部中断实现对超声波信号的接收。
3.控制模块：采用STM32F103单片机，通过PWM输出控制超声波发射信号，并通过外部中断接收超声波接收信号。
4.信号处理模块：采用MAX232接口芯片，将单片机的串口输出转换成RS232信号，通过串口与上位机进行通信实现测量结果的处理和计算。
5.驱动模块：采用LED灯，通过单片机的GPIO输出控制LED灯的亮灭。
三、软件设计。
1.控制模块：编写程序实现超声波信号的发射与接收。
其中，超声波发射信号的周期为 10us，超声波接收信号的周期为 25ms。
超声波接收信号的处理过程如下：（1）当 trig 引脚置高时，等待 10us。
（2）当 trig 引脚置低时，等待 echo 引脚为高电平，即等待超声波信号的回波。
（3）当 echo 引脚为高电平时，开始计时，直到 echo 引脚为低电平时，停止计时。
（4）根据计时结果计算物体到传感器的距离，将结果通过串口输出。
2.信号处理模块：编写程序实现接收计算结果，并将结果通过串口与上位机进行通信。
具体步骤如下：（1）等待串口接收数据。
（2）当接收到数据时，将数据转换成浮点数格式。
（3）根据测量结果控制LED灯的亮灭。
以上就是基于单片机控制的超声波测距系统的设计。
该系统能够通过精确测量物体到传感器的距离并对测量结果进行处理和计算，能够广泛应用于各种实际场合。
《2024年基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》范文
《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言在现代电子技术的迅猛发展中，精确测量距离的设备扮演着重要的角色。
随着人类对于生活环境安全性的关注提升，对于各种设备的精度要求也在逐渐加强。
超声波测距技术以其非接触性、高精度、低成本等优点，在众多领域得到了广泛的应用。
本文将详细介绍基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计。
二、系统概述本系统以STM32单片机为核心控制器，结合超声波测距模块，实现对目标物体的精确测距。
系统主要由STM32单片机、超声波测距模块、电源模块、信号处理模块和显示模块等组成。
通过单片机对超声波模块的控制，实现对目标的精确测距，并通过显示模块实时显示测距结果。
三、硬件设计1. STM32单片机：作为系统的核心控制器，负责整个系统的控制与数据处理。
STM32系列单片机具有高性能、低功耗的特点，能够满足系统对于精确度和稳定性的要求。
2. 超声波测距模块：采用高精度的超声波测距传感器，实现对目标物体的距离测量。
通过超声波的发送与接收，实现对目标的距离计算。
3. 电源模块：为系统提供稳定的电源支持，确保系统的正常工作。
电源模块需考虑到功耗问题，以实现系统的长时间运行。
4. 信号处理模块：对超声波测距模块的信号进行滤波、放大等处理，以提高测距的准确性。
5. 显示模块：实时显示测距结果，方便用户观察与操作。
四、软件设计1. 主程序：负责整个系统的控制与数据处理。
主程序通过控制超声波测距模块的发送与接收，获取目标物体的距离信息，并通过显示模块实时显示。
2. 超声波测距模块控制程序：控制超声波的发送与接收，实现对目标物体的距离测量。
通过计算超声波的发送与接收时间差，计算出目标物体的距离。
3. 数据处理程序：对获取的测距数据进行处理，包括滤波、计算等操作，以提高测距的准确性。
4. 显示程序：将处理后的测距结果显示在显示模块上，方便用户观察与操作。
五、系统实现1. 通过STM32单片机的GPIO口控制超声波测距模块的发送与接收，实现超声波的发送与接收功能。
《2024年基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》范文
《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，高精度测距技术被广泛应用于各个领域，如机器人导航、环境监测、智能家居等。
本文将介绍一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计。
该系统采用先进的超声波测距原理，结合STM32单片机的强大处理能力，实现了高精度、快速响应的测距功能。
二、系统概述本系统主要由超声波发射模块、接收模块、STM32单片机以及相关电路组成。
通过STM32单片机控制超声波发射模块发射超声波，然后接收模块接收反射回来的超声波信号，根据超声波的传播时间和速度计算距离。
系统具有高精度、抗干扰能力强、测量范围广等特点。
三、硬件设计1. STM32单片机本系统采用STM32系列单片机作为主控制器，具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点。
通过编程控制单片机的GPIO 口，实现超声波发射和接收的控制。
2. 超声波发射模块超声波发射模块采用40kHz的超声波传感器，具有体积小、功耗低、测距范围广等优点。
通过单片机控制发射模块的触发引脚，产生触发信号，使传感器发射超声波。
3. 超声波接收模块超声波接收模块同样采用40kHz的超声波传感器。
当传感器接收到反射回来的超声波信号时，会产生一个回响信号，该信号被接收模块的回响引脚捕获并传递给单片机。
4. 相关电路相关电路包括电源电路、滤波电路、电平转换电路等。
电源电路为系统提供稳定的电源；滤波电路用于去除干扰信号；电平转换电路用于匹配单片机与传感器之间的电平标准。
四、软件设计1. 主程序设计主程序采用C语言编写，通过STM32单片机的标准库函数实现各功能模块的初始化、参数设置以及控制逻辑。
主程序首先进行系统初始化，然后进入循环等待状态，等待触发信号的到来。
当接收到触发信号时，开始测距流程。
2. 测距流程设计测距流程主要包括发射超声波、等待回响信号、计算距离等步骤。
当接收到触发信号时，单片机控制超声波发射模块发射超声波；然后等待接收模块的回响信号。
基于MCS_51单片机的多普勒超声诊断仪计量检测装置的研制
多普勒超声诊断 仪计量检测装置 的研制。 尽管目前 该检测装置的研
图> 误差计量图
系统中 #"
$ %&’ 单 片 机 通
制还停留在雏形阶段， 但它已具备了作为多普勒超声诊断仪计 量检测装置的全部功能， 可以说已经初步填补了这一技术领域 的空白。下一步的研制工作还有很多要做， 要进一步优化系统 的结构、 完善系统的功能、 提高系统的计量精度、 提高数据处理 的自动化程度和进一步改善人机交互界面等。在此基础上还要 进行大量的计量统计工作以确定超 =!! 下转第 <: 页 !! ） 医疗卫生装备・ !""# 年第 !$ 卷第 % 期
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系统实现 计量检测装置由以下几个部分组成（ 如图 " 所示） ：
59< 系统组成
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系统概述 多普勒超声诊断仪计量检测装置 （ 以下简称计量检测 装
用以模 置） 的基本原理 是 ： 首 先:在 系 统 中 建 立 一 个 仿 真 环 境 ， 拟多普勒超声诊断仪在实际应用中的人体环境。然后 : 通过系 统控制单元将仿真环境中的被测物理量（ 流速） 稳定控制在某 一定值，以此物理量值作为多普勒超声诊断仪的计量检测基 准。通过系统测量单元对被测物理量进行全范围测量， 将系统 测量单元获取的数据与多普勒超声诊断仪的测量值进行比
和计量检测装置分别对仿真管道内 稳定流动的标准液进行流速测量， 得 到各自在同一管道 截面的流速频谱。 通过对比，作为多 普勒超声诊断仪在 某流速下的计量判 定的依据。
图? 单片机程序设计图
?
结束语 本文介绍了
!" 机 系 统 总 线 上 ， 从 !" 机 系
统总线上接收预 定控制量值。
基于PIC16F877单片机的超声波测
基于PIC16F877单片机的超声波测
引言
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。
1 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；。
基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计
基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计1. 引言超声波测距技术是一种常用的非接触性测量技术，具有测量范围广、分辨率高等优点，广泛应用于工业自动化、无人驾驶、智能家居等领域。
本文旨在设计一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统，以满足快速、准确、可靠的测距需求。
2. 系统设计2.1 硬件设计超声波测距系统主要由超声波发射器、接收器和信号处理模块组成。
其中，超声波发射器用于发射超声波信号，接收器用于接收反射回来的超声波信号，信号处理模块用于处理接收到的信号并计算出测距结果。
2.2 超声波发射器超声波发射器采用压电陶瓷传感器作为能量转换元件，通过驱动电路将驱动信号转化为超声波信号并发射出去。
为了实现高精度的测距，超声波发射器需要具备较高的频率响应和较窄的方向性。
2.3 超声波接收器超声波接收器采用同样的压电陶瓷传感器作为能量转换元件，利用其能够将接收到的超声波信号转化为电信号。
为了实现高灵敏度的接收，超声波接收器需要具备较高的响应灵敏度和较低的噪声。
2.4 信号处理模块信号处理模块采用STM32单片机作为核心处理器，通过多通道模数转换器（ADC）将接收到的电信号转化为数字信号。
然后，通过数字信号处理算法对信号进行滤波、增益控制和时域分析等操作。
最后，利用测量原理计算出测距结果，并将结果显示在液晶显示器上。
3. 系统工作原理3.1 发射信号超声波发射器以一定的频率发射超声波信号，信号经过传播并与目标物体相互作用后，被目标物体反射回来。
3.2 接收信号超声波接收器接收到反射回来的超声波信号，并将其转化为电信号。
信号经过放大、滤波等处理后，送入信号处理模块。
3.3 信号处理信号处理模块使用STM32单片机对接收到的信号进行处理。
首先，通过ADC转化为数字信号。
然后，进行信号滤波，去除噪声和回波干扰。
接着，采用增益控制技术，对信号进行放大或衰减，以适应不同距离的测量需求。
超声波多普勒效应测速仪的设计
超声波多普勒效应测速仪一、题目分析本设计为本次实验设计大赛基础题，其设计的原理基于多普勒效应。
题目的任务为：设计与多普勒效应相关的实验，观测其物理现象，基于实验测量数据分析被测对象的物理过程（物理量）。
要求：（1）突出实验的物理原理；（2）体现作品的物理创新思想；（3）进行不确定度分析；（4）操作简易、可用于实验教学；（5）性价比高。
从题目命题来看，目的非常明确，就是设计一个实验使之能观测多普勒效应并能测定相关物理量。
实现这个基本点的基础上，要求体现作品的物理创新思想与实用性。
再者，实验装置成本低，性能好。
创新的一个基本认识是：通过创造或引入新的技术、知识、观念或创意创造出新的产品、服务、组织、制度等新事物并将其应用于社会，以实现其价值的过程。
价值包括其经济价值、社会价值、学术价值和艺术价值等。
这里要求设计能够体现物理创新思想，即意味着设计需要另辟蹊径，走一条新路子。
至少要避开实验室已有的传统的实验设计方案。
实用性明确：操作简易，可用于实验教学。
这就要求设计人性化，易于交互，原理明确，测量准确。
性价比指标则要求控制成本，在实现同样的功能前提下其成本更加低廉。
为此首先必须正确理解多普勒效应。
多普勒效应描述的是波源或观察者，或者两者同时相对于介质有相对运动时，观察者接收到的波的频率与波源的振动频率不同，即发生了频移。
由此可知，这一实验设计的基本任务必须立足几点：（1）波源选择。
多普勒效应是一切波动过程的共同特征，它适用的对象是波。
机械波与电磁波（光波）均可作为本次实验设计的分析对象。
水波、声波、光等都可以作为波源。
波源选择不同，其对应的检测方法不同，难度也不一样。
（2）设置合适的接收装置，便于观测和定量分析。
（3）测量对象。
利用多普勒效应可以测量物体的运动速度、液体的黏度[1]等。
本实验测量对象定为运动物体的速度。
二、方案论证根据题目分析，可选波源基本上是水波、声波与光波三种波源之一。
从直观性和形象性指标来看，水波多普勒现象最为直观，声波在听阈范围内较为直观，光波在必须借助仪器，直观性相对较弱。
基于单片机设计与实现多普勒效应实验仪
远
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近
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近
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离
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显示结粜
Ｉ 确认墨凹 Ｉ ｌ 纪求 Ｉ
圈３糸玩聊舵框田
换能器发射的信号由可编程的ＤＤＳ芯片ＡＤ９８５０产生，
ＡＤ９８５０是ＡＤ公司推出的高集成度ＤＤＳ频率合成器，内置比
较器和Ｄ／Ａ转换器，接上精密时钟源，可产生一个频谱纯
净、频率和相位都可编程控制的模拟正弦波输出，为系统
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角度变化能有效防止驻波干扰，且波的接收不受影响。实
验模式通过控制器面板上的菜单和键盘进行选择，操作便 利，是一种能验证多普勒效应，定量分析频偏和测速的实
验仪，而且由于单片机系统是一种开放型系统，可随时扩
充新的功能。
参考文献：
［１］陆果．基础物理学［Ｍ］， 北京：高等教育出版社，１９９７．１８０～１９０
少于一个机器周期［６］。因此，设计中ＣＰＵ时钟频率选为 １２Ｍｈｚ，换能器的发射频率选用３８Ｋｈｚ，保证了采样阶段可 靠汁数。采样时间△Ｔ由Ｔ２计数产生，计数脉冲由内部时 钟产生，保证了精度。
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基于MCS51系列单片机的超声波多普勒测速设计
摘要在速度测量领域，利用多普勒效应的设计不在少数。
其中，多以激光多普勒测速设计或装置为主，激光以其高强度、频率单一、不易受到干扰等良好的性质受到众多多普勒测速设计者的青睐，以激光为波源做成的装置具有测速范围广(4×10~(-5)～10~4米/秒)、空间分辨率高、动态响应快等优点。
但是，这种装置一般而言价格比较昂贵，在许多测量精度要求不那么严格的地方的应用受到了很大的限制。
因此，我们设计了以超声波作为波源结合单片机用以数据处理的方案，再加上其他一些必要的电子电路，可以把整个装置集成到一块PCB板上，以电池供电。
这样便解决了价格问题，提高了性价比，同时携带方便，测量精度亦在可以接受的范围内。
关键词：多普勒效应；超声波；单片机；混频放大；差频测量；模数转换；滤波整形基于单片机的超声波多普勒测速设计1前言1.1多普勒效应多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化，在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高，在运动的波源后面，产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低，波源的速度越高，所产生的效应越大，根据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度，恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度，这种现象称为多普勒效应。
测速的公式简介。
多普勒效应是本设计的理论依据，深入的考虑，可基于超声波多普勒效应推导出移动物体的速度，具体公式如下：（1）当波源静止，观察者运动时f=[(u+Vr)/u]f0 ①（2）当波源运动，观察着静止时f=[u/(u-Vs)]f0 ②（3）当两者同时运动时f=[(u+Vr)/(u-Vs)]f0 ③由于超声波的发生器和接收器是集中在一起的，所以当运动物体反射超声波时，应该把运动物体当做波源，而把超声波接收器作为观察者。
这样，就可以结合上述公式求出运动物体的速度与多普勒频移之间的关系，如下：（1）当波源静止，观察者运动时Vr=[(f0-f’)/(f0+f’)]u ④（2）当波源运动，观察者静止时Vs=[(f0-f’)/(f0+f’)]u ⑤（3）当两者相对运动时Vr={[(f’-f0)u2-(f’+f0)Vs]/[(f’+f0)u+(f0-f’)Vs]}u ⑥其中第⑤式的情况在实际情况中不会出现，但是注意到两者相对运动时的第⑥式中出现了波源的运动速度Vs，这时就需要用第⑤式先求出波源的运动速度，进而求出物体的运动速度。
基于单片机的超声波测试仪的制作
4. 适应性强： 1. 超声波测距仪不受光线、被测物体颜色、电磁干扰等因素的影响，因此具有较强的适应性。这使得它能够在各种复杂环 境中进行准确的距离测量。
基于单片机的超声波测试仪的制作
单片机超声波测距仪检测方法研究
超声波的物理知识 超声波测试仪 系统的硬件 系统的设计 电路的调试
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单片机超声波测距仪检测方法研究
研究的背景和意义：超声波是一种频率高于20,000赫兹的声波，具有 方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能等特点，这些特性使 得超声波在测距、测速、清洗、焊接、碎石等多个领域都有重要的应 用价值。其中，超声波测距作为一种非接触式的检测方式，与其他非 接触式的检测方式（如电磁或光学的方法）相比，不受光线、被测对 象颜色、电磁干扰等因素的影响，因此具有更高的适应性和准确性。
5. 智能化和自动化： 1. 单片机测距仪可以与其他传感器和执行器配合使用，实现智能化和自动化的测量与控制。例如，在机器人导航中，单片 机测距仪可以与视觉传感器、陀螺仪等配合使用，实现机器人的自主定位和导航。
6. 成本低廉： 1. 相比于其他高精度测距技术（如激光测距、雷达测距等），单片机超声波测距仪的成本较低，易于普及和推广。这使得 它能够在广泛的应用领域中发挥重要作用，特别是在一些对成本敏感的场合（如智能家居、智能玩具等）。
• 设计信号处理电路，包括放大电路、滤波电路等，以优化接收到的超 声波信号。
• 设计显示电路，以便将测量结果显示给用户。
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单片机超声波测距仪检测方法研究
基于单片机的超声波多普勒测速设计
基于单片机的超声波多普勒测速设计超声波多普勒测速是一种常见的测速方法，它通过测量目标物体反射回来的超声信号频率的变化来计算物体的运动速度。
本文将介绍基于单片机的超声波多普勒测速的设计。
首先，我们需要了解超声波多普勒测速的原理。
当超声波与运动物体相交时，超声波的频率会发生变化，这种变化称为多普勒效应。
根据多普勒效应的原理，我们可以使用超声波多普勒测速来测量物体的速度。
接下来，我们需要选择合适的硬件设备。
在设计基于单片机的超声波多普勒测速系统时，我们可以选择使用超声波发射器和接收器、运放电路、A/D转换器和单片机等设备。
超声波发射器和接收器是核心部件，用于发送和接收超声波信号。
运放电路用于放大接收到的超声波信号，提高信号的强度。
A/D转换器负责将模拟信号转换为数字信号，以便单片机能够处理。
单片机是整个系统的处理器，负责控制各个部件的工作，并计算出物体的速度。
在设计过程中，首先需要进行硬件电路的连接和调试。
将超声波发射器和接收器连接到运放电路，并将电路连接到A/D转换器和单片机。
接下来，需要编写单片机的程序代码，实现超声波信号的发射和接收，以及对接收到的信号进行处理和计算速度的操作。
具体的程序代码可以按照以下步骤实现：1.初始化单片机和所有外设。
2.发射超声波信号。
3.接收反射的超声波信号，并通过运放电路放大信号。
4.将接收到的模拟信号转换为数字信号。
5.根据多普勒效应计算物体的速度。
6.将速度结果通过显示器或者其他方式输出。
在设计过程中，需要注意以下几点：1.超声波发射和接收的频率要合适，能够达到高精度的速度测量要求。
2.运放电路的设计要合理，确保接收到的信号能够被放大到合适的范围内。
3.单片机的处理速度要足够快，能够及时处理接收到的信号，并计算出物体的速度。
4.系统整体的精度和稳定性要可靠，可以进行必要的校准和调试。
综上所述，基于单片机的超声波多普勒测速设计是一项复杂而有挑战性的任务。
通过正确选择硬件设备、合理设计电路和编写程序代码，可以实现准确和可靠的测速结果。
基于单片机的测速仪设计
基于单片机的测速仪设计一、测速仪的原理及需求分析测速仪的工作原理通常基于对运动物体在一定时间内经过的距离的测量，从而计算出其速度。
常见的测速方法包括激光测速、雷达测速、超声波测速等。
对于基于单片机的测速仪，我们选择使用光电传感器来检测物体的运动。
在设计之前，需要明确测速仪的性能需求。
例如，测量的速度范围、测量精度、响应时间、工作环境等。
假设我们设计的测速仪用于测量车辆在公路上的行驶速度，速度范围设定为 0 200 千米/小时，测量精度要求在±5%以内，响应时间不超过 1 秒，能够适应各种天气条件。
二、硬件设计1、单片机选型选择合适的单片机是整个系统的核心。
考虑到性能、成本和开发难度等因素，我们选用了常见的 STM32 系列单片机。
STM32 具有丰富的外设资源、较高的处理速度和良好的稳定性，能够满足测速仪的需求。
2、光电传感器光电传感器用于检测物体的运动。
当物体经过传感器时，会遮挡光线，从而产生一个电信号。
我们选用了对射式光电传感器，其检测精度高，稳定性好。
3、信号调理电路由于光电传感器输出的信号可能比较微弱或存在干扰，需要通过信号调理电路进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量。
4、显示模块为了直观地显示测量结果，选用了液晶显示屏（LCD）。
LCD 具有低功耗、显示清晰等优点。
5、电源模块提供稳定的电源是系统正常工作的保障。
设计中采用了稳压芯片将输入的电源电压转换为单片机和其他模块所需的工作电压。
三、软件设计1、编程语言选择 C 语言作为开发语言，C 语言具有语法简洁、可移植性好等优点，适合单片机的开发。
2、主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源的初始化、传感器的初始化、显示模块的初始化等。
然后进入循环，不断检测传感器的信号，计算速度，并将结果显示在显示屏上。
3、速度计算算法通过测量物体经过传感器的时间间隔，结合传感器之间的距离，就可以计算出物体的速度。
例如，假设传感器之间的距离为 L，物体经过传感器的时间间隔为 T，则速度 V ＝ L ／ T 。
毕业设计论文--基于单片机的超声波测距系统设计
毕业设计（论文）题目：基于单片机的超声波测距系统设计摘要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。
超声波测距系统，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。
本文介绍了一种基于STC89C52单片机的超声波测距系统，阐述了超声波测距系统的硬件电路部分的构成、软件设计思路及工作原理。
硬件部分采用STC89C52 单片机作为主控单片机，硬件电路主要由发射电路、接收电路、显示电路、报警电路等几部分组成；软件部分由主程序、显示子程序、超声波发射子程序、延迟子程序、计算子程序、报警程序等组成。
该电路具有结构简单、操作方便、精度较高、应用广泛的特点。
关键词：超声波；测距系统；单片机AbstractBecause of the strong point of ultrasonic energy consumption 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. Ultrasonic Ranging System, 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. 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.The paper describes an ultrasonic measuring system based on the STC89C52, it described an ultrasonic measuring system hardware circuit structure, working principle and software design methods. Hardware using STC89C52 microcontroller as a master MCU, the hardware circuit part includes main transmitter, receiver circuit, display circuit, warning circuit and so on. The software part includes the main program, display subroutine, ultrasonic transmitter subroutine, delay subroutine, calculation subroutine and alarm program. The system Circuits were simply structure, easy to use, high accuracy and wide application.Key Words：Ultrasonic wave；Ranging System；MCU目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论............................................................................................................. - 1 -1.1 测量距离的意义.................................................................................................... - 1 -1.2 基于单片机的超声波测距系统.......................................................................... - 2 -1.2.1 单片机概述 ...................................................................................................... - 2 -1.2.2 单片机的发展趋势 ........................................................................................ - 2 -1.2.3 基于单片机的超声波测距系统的优点与缺陷 ........................................ - 3 -1.2.4 超声波测距原理............................................................................................. - 4 -1.3设计内容 .................................................................................................................. - 4 -第2章设计方案..................................................................................................... - 5 -2.1 设计的目的和要求................................................................................................ - 5 -2.1.1 设计的目的 ..................................................................................................... - 5 -2.1.2 设计的要求 ..................................................................................................... - 5 -2.2 设计思路................................................................................................................. - 5 -2.2.1 硬件部分.......................................................................................................... - 5 -2.2.2 软件部分.......................................................................................................... - 6 -2.3 重要功能模块的选取 ........................................................................................... - 6 -2.3.1 单片机的选用 ................................................................................................. - 6 -2.3.2 发射器和接收器............................................................................................. - 8 -第3章硬件电路设计............................................................................................. - 9 -3.1 系统硬件设计总框图分析 .................................................................................. - 9 -3.2 处理器STC89C52................................................................................................. - 9 -3.2.1 单片机STC89C52的特点 ......................................................................... - 10 -3.2.2 STC89C52管脚说明 .................................................................................... - 11 -3.3 单片机最小系统设计 ......................................................................................... - 14 -3.3.1 单片机最小系统........................................................................................... - 14 -3.3.2 本次设计中的单片机最小系统................................................................. - 14 -3.4 超声波模块HC-SR04 ........................................................................................ - 17 -3.5 显示模块LCD1602 ............................................................................................ - 18 -3.6 报警模块............................................................................................................... - 21 -3.7 超声波测距系统的实物图 ................................................................................ - 22 -第4章软件程序设计........................................................................................... - 23 -4.1 概述........................................................................................................................ - 23 -4.2 头文件和全局变量.............................................................................................. - 23 -4.3 主程序 ................................................................................................................... - 24 -4.4 初始化函数........................................................................................................... - 25 -4.5 显示子程序和溢出中断程序 ............................................................................ - 25 -4.6 超声波发射程序、T1中断子程序和报警程序 ............................................ - 26 -4.7 距离计算程序 ....................................................................................................... - 27 -第5章系统的调试............................................................................................... - 28 -5.1 硬件的调试........................................................................................................... - 28 -5.2 软件的调试........................................................................................................... - 29 -结论..................................................................................................................... - 32 -参考文献................................................................................................................. - 33 -附录..................................................................................................................... - 34 -1．源程序 .................................................................................................................... - 34 -2．英文原文 ................................................................................................................ - 41 -3．中文译文 ................................................................................................................ - 53 -致谢..................................................................................................................... - 62 -第1章绪论1.1 测量距离的意义准确而快速地测定任意两个空间点间的距离，对人类活动的许多方面都具有十分重要的意义。
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摘要在速度测量领域，利用多普勒效应的设计不在少数。
其中，多以激光多普勒测速设计或装置为主，激光以其高强度、频率单一、不易受到干扰等良好的性质受到众多多普勒测速设计者的青睐，以激光为波源做成的装置具有测速范围广(4×10~(-5)～10~4米/秒)、空间分辨率高、动态响应快等优点。
但是，这种装置一般而言价格比较昂贵，在许多测量精度要求不那么严格的地方的应用受到了很大的限制。
因此，我们设计了以超声波作为波源结合单片机用以数据处理的方案，再加上其他一些必要的电子电路，可以把整个装置集成到一块PCB板上，以电池供电。
这样便解决了价格问题，提高了性价比，同时携带方便，测量精度亦在可以接受的范围内。
关键词：多普勒效应；超声波；单片机；混频放大；差频测量；模数转换；滤波整形基于单片机的超声波多普勒测速设计1前言1.1多普勒效应多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化，在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高，在运动的波源后面，产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低，波源的速度越高，所产生的效应越大，根据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度，恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度，这种现象称为多普勒效应。
测速的公式简介。
多普勒效应是本设计的理论依据，深入的考虑，可基于超声波多普勒效应推导出移动物体的速度，具体公式如下：（1）当波源静止，观察者运动时f=[(u+Vr)/u]f0 ①（2）当波源运动，观察着静止时f=[u/(u-Vs)]f0 ②（3）当两者同时运动时f=[(u+Vr)/(u-Vs)]f0 ③由于超声波的发生器和接收器是集中在一起的，所以当运动物体反射超声波时，应该把运动物体当做波源，而把超声波接收器作为观察者。
这样，就可以结合上述公式求出运动物体的速度与多普勒频移之间的关系，如下：（1）当波源静止，观察者运动时Vr=[(f0-f’)/(f0+f’)]u ④（2）当波源运动，观察者静止时Vs=[(f0-f’)/(f0+f’)]u ⑤（3）当两者相对运动时Vr={[(f’-f0)u2-(f’+f0)Vs]/[(f’+f0)u+(f0-f’)Vs]}u ⑥其中第⑤式的情况在实际情况中不会出现，但是注意到两者相对运动时的第⑥式中出现了波源的运动速度Vs，这时就需要用第⑤式先求出波源的运动速度，进而求出物体的运动速度。
由上述推导公式可知，只要得到多普勒频移信号f-f0，即可求得物体的运动速度Vr。
1.2单片机1.2.1单片机简介单片机是一种集成在硅片上的电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
图11.2.2 8051单片机在上个世纪70年代末，美国INTEL公司从荷兰Philip公司购买了8031单片机的专利技术，生产了一系列8位的单片机，这一系列单片机按照片内存储器的种类的大小不同的好些品种，如8031，8051，8071等，其中8051是最典型最早的产品，该系列的其他单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机。
图1是8051单片机的引脚及引脚功能图，为双列直插封装，有40个引脚。
片内集成了一个8位微处理器CPU，片内数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR，片内程序存储器ROM，两个定时/计数器T0和T1，四个8位可编程的并行I/O端口，一个串行端口，中断控制系统和内部时钟电路。
具有数据处理和逻辑运算等强大的功能。
2设计系统原理总分析2.1总体设计框图图2如图2所示，本设计力求以最简单的电路元件和电路设计去完成复杂的功能，多普勒测速的关键是如何求得多普勒频移，只要通过各种电子电路求得多普勒频移信号，即可根据前文所提到的公式求得运动物体的速度。
2.2总体设计思路本设计以超声波作为探测信号，主要是由于超声波具有方向性好、发射功率高、不易受到噪声干扰等优点，如图2，由单片机产生一个方波信号，该信号分为两路，一路接超声波发生器作为探测信号，另一路接混频器以待混频之用。
超声波发生器发出的超声波信号经由运动物体反射回来后，由超声波接收探头把声波信号转换为相应频率的电信号，此时该信号为微弱的余弦信号，加上由于噪声的干扰，波形会有一些失真，需经整形放大器进行整形放大，然后经过带通滤波器滤除过高或者过低的无用信号，进入混频器。
在混频器中该信号和单片机产生的另一路信号（波源信号）进行混频，混频的原理是把输入的两路余弦信号相乘，相乘的结果会产生两种频率的余弦信号，分别是混频的两路信号的频率之和与频率之差，其中这一路差频的余弦信号就是我们所需要的。
由混频器混频后输出的信号经过一个低通滤波器滤除高频信号后，剩下的即为包含多普勒频移信号的余弦信号，再经过A/D转换把模拟信号转变为单片机可以处理的数字信号，然后利用单片机的定时/计数器的定时功能取出多普勒频移信号，通过数据处理求出物体的运动速度，最终经显示电路显示出来。
该设计思路简单明了，所需电子元件和电子电路均较为常见，价格低廉，适宜批量化生产；以该思路制作而成的实验装置，其测量精度能满足日常生活以及精度要求不甚高的领域的测量需求，性价比较高。
3硬件单元电路设计3.1超声波发射电路图3超声波发射电路单片机输出的方波信号通过两个反相器接入压电超声波转换器的一段，另一端接一个反相器后接方波信号，这样便可以引起压电晶体的谐振从而发出超声波。
压电超声波转换器的功能：利用压电晶体谐振工作。
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，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一超声波发生器;如没加电压，当共振板接受到超声波时，将压迫压电振荡器作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接受转换器。
超声波发射转换器与接受转换器其结构稍有不同。
所以本设计中的超声波发生器和超声波接收探头其实是同一个元件，只是超声波接收探头没有外加脉冲信号而已。
3.2整形放大电路图4整形放大电路如图4，该放大电路为高输入阻抗的差动放大电路，输入余弦电流信号在电阻R5上产生同频的电压降信号，电容C1为隔直电容，滤除输入信号中的直流分量。
经过两级TL082放大器U1:A和U1:B放大，其中R2=R4，R1=R3，则：差动增益G D=1+R2/R3若取R2=10KΩ，R3=1KΩ，则差动增益G D=113.3带通滤波器电路图5带通滤波器该滤波器为2阶巴特沃斯带通滤波器，巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。
本文中所采用的超声波频率为30KHZ，有上述多普勒频移的公式可粗略算得多普勒频移信号的频率为10KHZ左右，也就是说，该带通滤波器应该设计为中心频率为30KHZ，截止频率分别为20KHZ和40KHZ的巴特沃斯带通滤波器，图5中的电阻值和电容值是按照上述数据计算所得，由于计算过程较为繁琐，这里便不在赘述。
3.4混频器及低通滤波电路设计图6混频器及低通滤波电路图中，由四象限模拟乘法器AD835以及R1，VR1构成混频电路，调节VR1可以微调电路增益；混频后信号输入由U2:A，R2，R4和C1构成的有缘低通滤波器和由R3，C2组成的RC低通滤波器，对信号进行进一步的放大滤波。
若输入信号x1 = E1 co s (2πf0 t +φ1 ) ， y1 =E2 cos (2πf’t +φ2 )，则输出信号为W =1/2E1 E2 { cos [2π( f’+ f0 ) t +φ2 +φ1 ] +cos [2π( f’- f0 ) t +φ2 - φ1 ]} 。
经低通滤波器滤波后就只剩下差频信号f’- f0了。
由单片机发出的激励信号（频率为f）分为两路，一路接AD835的x1端；另一路接超声波发生器，超声波由运动物体放射回来后，由于多普勒效应，频率发生改变（频率为f’），将其转换为电信号并通过滤波放大后输入AD835的y1端，和原信号进行混频。
AD835输出的混频信号经过有源低通滤波和RC低通滤波两级滤波器，就可以提取出多普勒频移信号W’=1/2E1 E2 cos [2π( f’- f0 ) t +φ2 - φ1 ]以供后面的电路测量多普勒频移信号。
3.5AD转换及频率测量电路图7 AD转换及频率测量电路3.5.1AD转换本设计的AD转换电路采用ADC0809芯片，ADC0809是美国国家半导体公司生产的8位AD转换器，它是采用逐次逼近的方法完成AD转换的。
它由单一+5V 电源供电，转换模拟电压范围是0~+5V，不能转换负电压，由于多普勒频移信号是余弦信号，不能直接对该信号进行转换，所以在信号输入端接一个二极管，去除负电压信号。
虽然这样会导致波形发生一定的变化，但是波形两个峰值之间的时间间距并没有变化，所以频率不变，也就是说不会影响测量的精度。
如图，此AD转换电路采用74ALS373作为地址锁存器，对单片机P0口输出的地址信号进行锁存之后再送ADC0809取出相应的数据通过74ALS138译码器送入单片机的P3.2口，以待频率测量之用。
此外，电路图中另一个138译码器在输入信号与ADC0809之间，根据E1~E3的地址信号把信号接到相应的借口进行AD转换。
无论E1~E3口的电平如何变化，任何时刻输出端都只有一路是导通的，见图8：138译码器功能表。
其中，这两个138译码器的地址信号都是接单片机的P1.5~P1.7口，也就是说两片138译码器是同步的，这样的好处是信号的转换传输不会重叠和淤塞，提高了测量的精度。
另外，注意到图中还有一个74LS74双D触发器，它的作用是将由单片机ALE 端输出的方波信号进行分频后送到ADC0809作为时钟信号，由于本设计单片机是采用11.0592MHZ的晶振，ALE端输出的方波信号频率时单片机晶振频率的1/6，也就是接近2MHZ，远远超出ADC0809最高允许的时钟频率1.2MHZ，故需要对该时钟信号进行分频之后才能接ADC0809。
当然，具体怎样分频还要考虑采样定理，假设超声波发生器发出的频率为30KHZ，最高能测量50m/s的速度，那么多普勒频移信号的频率大概为10KHZ左右，按照采样定理，采样信号的频率至少要是源信号最高频率的2倍，为了提高测量精度，我们把这个倍率提高到5倍，也就是50KHZ，那么就需要对ALE端输出的2MHZ的信号进行40分频之后才能接ADC0809，它的时钟信号频率也就是采样信号的频率。