超声波测距设计方案设计者凌建龙美君单位航空电子电气工程学院

表示外径尺寸。所以用CX20106A进行接收。
单片机测距原理
单片机发出超声波测距是通过不断检测超声 波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发 射和接收回波的时间差tr，然后求出距离S＝Ct／ 2，式中的C为超声波波速。限制该系统的最大可 测距离存在4个因素：超声波的幅度、反射的质地、 反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵 敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将 决定最小的可测距离。为了增加所测量的覆盖范 围、减小测量误差，可采用多个超声波换能器分 别作为多路超声波发射／接收的设计方法，限于 实际需要，本电路只采用单路超声波发射接收。 由于超声波属于声波范围，其波速C与温度有关。
设计目的与要求
▪ 设计制作一个测距仪并实时数码管显示距
离
▪ 其测量范围为0.1~10m ▪ 测距仪测量精度为1cm，测量误差小于4cm
信号处理电路（单片机）
单片机采用AT89S52
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在 系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术 制造，与工业80C52 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存 储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位 CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系 统中得到广泛应用。 AT98C52最高晶振频率24MHz AT98S52最高晶振频率33MHz S比C多了128字节的RAM,在线ISP编程,一个数据DPTR,一个看门狗计 时器,掉电模式下能从中断恢复
超声波发射
▪ 压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振 来工作的。超声波换能器内部有两个压电晶片和 一个换能板。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，压电晶片会发 生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它 就是一个超声波发生器；反之，如果两电极问未 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 就成为超声波接收换能器。发射器主要由反向 74LS04和超声波发射器T组成。
超声波发射和接收
红外测距 GP2D12
▪
便宜，易制，安全，缺点是距离近。10 – 80cm 是它
最佳关注的范围，但可以判断物体的有无。
激光测距 LDM301 精确，远距离测距，它适用大量程测量。
超声波测距 TC40-16T/R 可以在较差的环境中使用，成本较高，但满足其测量
范围0.1~10m测距仪测量精度为1cm，测量误差小4cm， T表示发射器，R表示接收器。40表示工作频率40kHz, 符 合设计要求，故而选择它。
超声波检测接收
▪
集成电路CX20遥控接收器。考
虑到红外遥控常用的载波频率38kHz与测距的超
声波频率40kHz较为接近，可以利用它制作超声
波检测接收电路.另外TC40-16T/R ，T表示发射
器，R表示接收器。40表示工作频率为40kHz,16
显示电路
LCD LED
根据设计要求并综合各方面因素，可以 采用单片机作为主控制器，用动态扫描法 实现LED数字显示。
超声波接收 超声波发射
单片机 最小系统
显示
定时器 控制
显示器
调制器 计时器
振荡器 接收检测
超声波发射 超声波接收