超声波测距仪

1、超声波测距仪 设计人员：电子0932马富强 电子0933李远远指导老师：陈沉 王芳 王庆翔 任务要求任务要求: 超声波测距仪能实现距离测量的目的，要求精度在5CM以内，有距离显示。重点难点重点难点： 1、重点重点 （1）设计方案的提出； （2）硬件结构的设计组成。 2、难点难点 （1）超声波发射、接收电路的设计； （2）流程图及程序的设计。系统框图系统框图系统框图：定时障碍物显示器超 声波 发射器超声波接收器单片机接收探头发射探头电路设计 超声波测距仪电路的设计主要包括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部分。单片机采用AT89S51芯片。单片机输出超声波换能器所需的40

2、kHz的方波信号，利用外中断来监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用用LED数字显示，附之以发射电路与接收电路来实现，设计一种低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪。原理图原理图超声波传感器超声波传感器超声波传感器千差万别，即使对于相同种类的测定量也可采用不同工作原理的传感器，应此，要根据需要选用最适宜的传感器。本设计综合考虑了测量条件、传感器的性能和传感器的使用条件三个方面，选用MA40S2R接收器和MA40S2S发送器。传感器的标称频率为40KHz,这是压电元件的中心频率，实际上发送超声波时是串联谐振与并联谐振的中心频率，而接收时各自使用并联谐振频率。超声波传感器的符号及等效电

3、路如左图。发射电路：发射电路：由于从单片里发出的40KHz脉冲信号的功率较低，不能直接驱动发射换能器，因而需要一个放大电路将脉冲信号放大后再送至发射换能器，驱动其发出与驱动信号同频率的超声波，所以发射电路的主要功能就是放大，本设计发射电路主要由74LS04和超声波换能器构成，单片机P1.0端口输出40KHz方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端可以提高发射强度。 接收电路接收电路 接收电路中的CX20106芯片是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常

4、用的载波频率38kHz 与测距超声波频率40kHz 较为接近，可以利用它作为超声波检测电路，超声波接收头将机械能转换为电信号。但这个电信号非常微弱，必须经过放大，CX20106芯片完成放大调制的功能。同时，CX20106芯片具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。内部电路由前置放大器、自动偏置电平控制电路、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器和整形输出电路组成。接收的回波信号先经过前置放大器和限幅放大器，将信号调整到合适的幅值；再经过带通滤波器滤波得到有用信号，滤除干扰信号；最后由峰值检波器和整形电路输出到锁相环路，实现准确的计时。显示电路显示电路安装与调试超声波测距仪的制作和调试：超声波测距仪的制

5、作和调试： 其中超声波发射和接收采用的超声波换能器中心频率为40KHZ，安装时应保持两换能器中心轴线平行，其余元件无特殊要求。若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。根据测量范围要求不同，可适当调整滤波电容的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。 总结：超声波测距已广泛的应用于工业定位检测、移动机器人、汽车防碰撞和海洋捕捞作业等领域。随着信号处理技术和计算机技术的发展，超声波测距的应用范围越来越广，测量精度和响应速度也越来越高。这种测距方法不仅可以避免人为因素带来的影响，而且系统测量精度高，适用性强。本设计完全完成了任务书里的所有要求，测量距离，误差在5CM以内。而且测量结果清晰稳定，响应时间短，测量的实时性和连续性好。介于测量的过程都是电子化，可实时显示测量结果，这类非接触的测量方法有着广泛的应用前景。本产品可在做细微改进后用于多个应用领域，比如移动机器人、汽车防碰撞等等。我了解了超声波测距仪的原理