超声波测距完整版

超声波测距实验报告1. 实验目的1.掌握超声波测距的基本原理；2.熟悉超声波测距仪器的使用；3.培养实验操作能力和数据处理能力。

2. 实验原理超声波测距是利用超声波在空气中的传播速度和反射原理，通过测量超声波发射和接收之间的时间间隔来计算被测物体与测距仪之间的距离。

超声波在空气中的传播速度约为 340 m/s。

3. 实验器材与步骤3.1 器材1.超声波测距仪；2.连接线；3.测量物体。

3.2 步骤1.连接超声波测距仪与电源；2.打开超声波测距仪，进行自检；3.将测量物体放置在合适的位置；4.调整超声波测距仪的测量范围；5.记录测量数据；6.分析数据，计算距离。

4. 实验数据与分析本实验共进行五次测量，记录数据如下：序号 | 测量距离（cm） | 误差（cm） |— | ———— | ——– |1 | 150.0 | 2.0 |2 | 152.5 | 1.5 |3 | 148.0 | 2.0 |4 | 151.0 | 1.0 |5 | 149.5 | 1.5 |平均距离 = (150.0 + 152.5 + 148.0 + 151.0 + 149.5) / 5 = 150.0 cm最大误差 = 2.0 cm最小误差 = 1.0 cm5. 实验总结本次实验掌握了超声波测距的基本原理和操作方法，通过对测量数据的分析，得出被测物体与测距仪之间的平均距离为 150.0 cm，最大误差为 2.0 cm，最小误差为 1.0 cm。

实验结果表明，超声波测距技术在实际应用中具有较高的准确性和可靠性。

6. 建议与改进1.在实验过程中，要确保测量物体与测距仪之间的距离在测距仪的测量范围内；2.提高实验操作技巧，减小人为误差；3.后续可以尝试使用不同类型的超声波测距仪进行实验，比较其性能和精度。

7. 实验拓展7.1 超声波测距的应用领域超声波测距技术广泛应用于工业、农业、医疗、交通、安防等领域，例如：1.工业领域：测量物体的尺寸、厚度、距离等；2.农业领域：测量土壤湿度、作物高度等；3.医疗领域：测量人体内部器官的距离、厚度等；4.交通领域：车辆测距、速度检测等；5.安防领域：监控设备、报警系统等。

2.3 超声波测距原理和方法超声波测距方法从原理上可分为共振式、脉冲反射式[4]两种。

由于共振法的应用要求复杂，一般采用脉冲反射式。

超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时（也有发射后开始计时，看各种情况不同运用方式），超声波在空气中传播，碰到障碍物就立即反射回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时（也有在接到最后一个返回波后停止计时，看设计者出发点而定）。

图2-6 超声波测距原理图在已知超声波在空气中的传播速度为V 的前提下，利用：12S VT = （2-1）即可计算得传感器与反射点之间的距离S ，测量距离：22()2hd s =- （2-2）当S>>h 时，则d ≈S ，即根据计时器记录的测出发射与接收回波的时间差T ，就可以计算出发射点距障碍物的距离S ，即：12d VT = （2-3）这就是所谓的时间差测距法。

由于超声波也是一种声波，其声速V 与温度有关，附表列出了几种不同温度下的声速。

在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。

如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿法加以校正。

以下给出声速与温度的关系表2-1：表2-1 声速与温度的关系表温度/℃ -30 -20 -1 声速:m/s3338344350386声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离，这就是超声波测距原理。

在理想状态下的超声波测距原理如图2-7所示：图2-7 理想状态下的超声波测距原理2.4系统涉及的主要参数2.4.1传感器的指向角传感器的指向角是声束半功率点的夹角，是影响测距的一个重要技术参数，记为θ，它直接影响测量的分辨率。

对圆片传感器来说，它的大小与工作波长λ，传感器半径r 有关。

由：（2π/λ）* r *sin （θ/2）=1.615 （2-4）当040f kHz =时，λ=C/0f =8.5mm 。

当0f 选定后，指向角θ近似与传感器半径成反比。

摘要随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。

在社会生活中应用超声波测距技术已很广泛，如汽车倒车雷达、测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

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，因而超声测距技术的研究和开发具有实际意义。

本文介绍了一种利用超声波测距的系统，该系统是一种基于STC12C2052 单片机的超声波测距系统，它根据超声波在空气中传播的反射原理，以超声波传感器为检测部件，应用单片机技术和超声波在空气中的时间差来测量距离。

该系统主要由主控制器模块、超声波发射模块、超声波接收模块和显示模块等四个模块构成。

通过单片机的I/O口控制超声波发射电路发出40KHz的超声波，反射波经由超声波检测接收电路、放大电路送入单片机外部中断端，通过计算超声波的发射和返回的时间，确定超声波发生器和反射物体之间的距离，完成测距。

该系统可实现4米内测距，盲区20厘米。

关键词：超声波；测距；单片机AbstractWith the development of society, the demand on the measurement of distance or length is increasing. It is applied widely by ultrasonic to measure distance,such as cars reversing radar，range finder and level measurement and so on.Because of the strong point of ultrasonic, low energy consumption,long distance transporting in media, thus it is practical and significant to measure distance by ultrasonic.In this paper ,it introduces a system to measure distance by ultrasonic,which is based on the STC12C2052.The theory is based on the principles of reflection of ultrasonic spreading in the air. The system uses ultrasonic sensors as a detector, and applies MCU and the time difference of ultrosonic spreading in the air to measure the distance. The system consists of the main controller module, ultrasonic transmitter module, ultrasonic receiver module and display module. The MCU I / O port controls ultrasonic transmitter to send 40 KHz ultrasonic, and the reflecting singal is received by the ultrasonic receiver circuit, and it is amplified,and finally,it starts the interruptor of the MCU.The MCU calculates the time of launch and return of ultrasonic to get the disctance between the ultrasonic generator and the reflective objects. The range of measurement is within four meters,with the blind spot of 20 cm。

超声测距实验报告一、实验目的本次超声测距实验的主要目的是研究和掌握利用超声波进行距离测量的原理和方法，并通过实际操作和数据分析，评估测量系统的精度和可靠性。

二、实验原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波，其在空气中传播时具有良好的指向性和反射特性。

超声测距的基本原理是利用超声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间差来计算距离。

具体计算公式为：距离＝（超声波传播速度×传播时间）／ 2 。

在常温常压下，空气中超声波的传播速度约为 340 米/秒。

通过测量超声波从发射到接收的时间间隔 t，就可以计算出距离。

三、实验仪器与材料1、超声测距模块：包括发射探头和接收探头。

2、微控制器：用于控制超声模块的工作和处理数据。

3、显示设备：用于显示测量结果。

4、电源：为整个系统供电。

5、障碍物：用于反射超声波。

四、实验步骤1、硬件连接将超声测距模块的发射探头和接收探头正确连接到微控制器的相应引脚。

连接电源，确保系统正常供电。

将显示设备与微控制器连接，以便显示测量结果。

2、软件编程使用相应的编程语言，编写控制超声模块工作和处理数据的程序。

实现测量时间的计算和距离的换算，并将结果输出到显示设备。

3、系统调试运行程序，检查系统是否正常工作。

调整发射功率和接收灵敏度，以获得最佳的测量效果。

4、测量实验将障碍物放置在不同的距离处，进行多次测量。

记录每次测量的结果。

五、实验数据与分析以下是在不同距离下进行多次测量得到的数据：｜距离（米）｜测量值 1（米）｜测量值 2（米）｜测量值 3（米）｜平均值（米）｜误差（米）｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 05 ｜ 048 ｜ 052 ｜ 050 ｜ 050 ｜ 000 ｜｜ 10 ｜ 095 ｜ 105 ｜ 100 ｜ 100 ｜ 000 ｜｜ 15 ｜ 148 ｜ 152 ｜ 150 ｜ 150 ｜ 000 ｜｜ 20 ｜ 190 ｜ 205 ｜ 195 ｜ 197 ｜ 003 ｜｜ 25 ｜ 240 ｜ 255 ｜ 245 ｜ 247 ｜ 003 ｜｜ 30 ｜ 290 ｜ 305 ｜ 295 ｜ 297 ｜ 003 ｜通过对实验数据的分析，可以看出在较近的距离（05 米至 15 米）内，测量误差较小，基本可以准确测量。

超声波测距原理及简介超声波测距是什么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。

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，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。

为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息（距离和方向）。

本文所介绍的三方向（前、左、右）超声波测距系统，就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。

超声波测距原理1、超声波发生器为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器.总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。

电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等;机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。

它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。

目前较为常用的是压电式超声波发生器。

2、压电式超声波发生器原理压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。

超声波发生器内部结构如图1所示，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，便产生超声波。

反之，如果两电极间未外加电压，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器了。

3、超声波测距原理超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。

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 .这就是所谓的时间差测距法。

超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离.由此可见,超声波测距原理与雷达原理是一样的。

《检测与转换技术B》课程综合练习总结报告项目名称：超声波测距装置项目负责人XX项目参加人：X所在班级：X项目指导教师：X项目完成时间：2016年11 月X2016 年11月28 日一丶项目研究内容：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）。

测试原理：采用两个超声波探头分别进行超声波的发射和接收，通过超声波发射探头向某一方向发出超声波，在发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)。

在测距的时候。

本系统利用一片89c52单片机对超声波信号循环不断地进行采集。

系统包括超声波测距单元（超声波集成模块）、89c52单片机控制、蜂鸣器报警模块和数码管显示模块。

这个设计能够连续测距，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。

二丶设计方法：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为低电平）。

信号循环不断地进行采集。

系统包括超声波测距单元（超声波集成模块）、89c52单片机控制、蜂鸣器报警模块和数码管显示模块。

这个设计的汽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。

HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。

超声波测距板学习板超声波测距学习板，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。

要求测量范围在0.27~4.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。

超声波测距原理超声波发生器内部结构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，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。

在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。

超声测距大致有以下方法：① 取输出脉冲的平均值电压，该电压 (其幅值基本固定 )与距离成正比，测量电压即可测得距离；② 测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t，故被测距离为 S=1／2vt。

本测量电路采用第二种方案。

由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变。

如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。

超声波测距适用于高精度的中长距离测量。

因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。

超声波学习板采用AT89C51或AT89S51单片机,晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K方波信号,利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号,显示电路采用简单的4位共阳LED数码管,段码用74LS245,位码用8550驱动.超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15℃时）。

X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则有340m×0.03S=10.2m。

目录摘要 (2)第一章系统总体设计方案 (4)1.1 超声波测距原理 (4)1.2 超声波测距系统 (4)第二章系统的硬件设计 (5)2.1 超声波发生电路 (5)2.2 超声波接收电路 (6)2.3 温度的补偿 (8)2.4 LED动态显示电路 (8)第三章系统软件设计 (9)3.1 主程序结构 (10)3.2 中断程序结构 (11)3.3回波接收程序 (11)第四章误差分析 (12)4.1.时间误差 (12)4.2.超声波传播速度误差 (12)第五章调试 (12)第六章整机原件清单 (13)第七章总结 (13)7.1设计任务完成情况 (13)7.2 心得体会 (14)参考文献 (15)附录一 (16)附录二 (17)附录三 (18)摘要高度定位控制和测量系统也就是我们常说的超声波测距。

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。

而电子技术及压电陶瓷材料的发展，使高度定位控制和测量系统得到了迅速的发展。

超声测距是一种非接触式的检测技术。

与其它方法相比，它不受光线、被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。

因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等有广泛应用。

特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨率，因而其准确度也较其它方法为高;而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。

关键字：传感器、测距、测量系统、设计、高度定位PICKHighly positioning control and measurement system is also we often say the ultrasonic ranging. Due to the strong, the energy consumption of ultrasonic directivity slowly in the medium of communication, distance, and is often used to measure the distance of ultrasonic, such as rangefinder and material level measurement instrument etc can all through the ultrasonic. And electronic technology and the development of piezoelectric ceramic materials, high positioning control and measuring systems have been developed rapidly.Ultrasonic ranging is a non-contact detection technologies. Compared with other methods, it is light and darkness, the analyte in dust, smoke, electromagnetic interference, toxic etc harsh environments have certain ability to adapt. Therefore, in robot control level measurement, vehicle navigation, automatic object recognition is widely used. Especially the application in the air, the air velocity range due to low, the echo signal along the direction of propagation of contains information on the structure, very easily with high resolution, and its accuracy is higher than other methods for, And the ultrasonic sensor has simple structure, small volume, the characteristic such as being reliable signal processing.Key words: sensor, and measurement system, the design, the high position第一章系统总体设计方案1.1 超声波测距原理超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。

超声波测距实验报告超声波测距实验报告引言：超声波测距是一种常见的测量技术，广泛应用于工业、医学和科学研究领域。

通过发射超声波并测量其返回时间，我们可以计算出被测物体与传感器之间的距离。

本实验旨在探究超声波测距的原理和应用，并通过实际操作验证其可靠性和准确性。

实验步骤：1. 实验器材准备：超声波传感器、数字示波器、计算机等。

2. 连接电路：将超声波传感器与数字示波器和计算机相连。

3. 设置参数：根据实验要求，设置传感器的工作频率和测量范围。

4. 发射超声波：通过控制电路，使传感器发射超声波信号。

5. 接收信号：传感器接收到返回的超声波信号，并将其转换为电信号。

6. 数据处理：将接收到的信号传输到计算机，并使用相应的软件进行数据处理和分析。

7. 计算距离：根据超声波的传播速度和返回时间，计算被测物体与传感器之间的距离。

实验结果：经过多次实验，我们得到了一系列距离数据，并进行了统计和分析。

结果表明，超声波测距的准确性较高，误差在合理范围内。

同时，我们还观察到在不同环境条件下，超声波的传播和测量结果可能会受到一定的影响。

例如，声波在空气中的传播速度与温度和湿度有关，因此在不同的环境下，需要进行相应的修正。

实验讨论：超声波测距技术在许多领域中都有广泛应用。

在工业领域，它可以用于测量物体的距离、检测障碍物并进行避障等。

在医学领域，超声波测距被应用于超声诊断、医学成像等。

此外，超声波测距还可以用于地震勘探、水下探测等科学研究领域。

然而，超声波测距也存在一些局限性。

首先，超声波在传播过程中会受到物体的吸收、散射和衍射等影响，从而导致信号衰减和失真。

其次，超声波的传播速度与介质的性质和温度有关，因此在不同的介质中，需要进行相应的修正和校准。

此外，超声波测距还受到传感器的分辨率和灵敏度等因素的限制，影响了其测量的精确度。

结论：通过本次实验，我们深入了解了超声波测距的原理和应用。

实验结果表明，超声波测距是一种准确可靠的测量技术，具有广泛的应用前景。

超声波测距程序详解根据上节课的内容，我们知道超声波模块具有很强的方向性，并且传播过程是直线传播，根据该特点，我们从“空心大萝卜运用题”推导出了超声波测距的计算公式为：•距离=时间×速度=时间(μs)×0.017(cm/μs)好了现在来编程，在上述公式中，我们仅需要确定“时间”，就可以获得测量点与实际物体的距离，那么时间怎么算？让我们先来回顾一下我们之前介绍的超声波模块的知识：•超声波测距的基本原理：通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时；•由于触到被测物体后返回，故其实际的返回时间应除以2后，才能计算出正确的时间。

•模块的四个输出引脚及功能分别为：▪VCC：超声波模块电源供电端，接阿板的+5V；▪GND：接阿板的GND；▪Trig：控制端，输入10us的触发脉冲信号后，超声波模块向外发射超声波；▪Echo：接收端，超声波发射时，该脚同时变为高电平，待超声波接收器收到到反射波后，变为低电平，通过测量该高电平的时间，即可算出测量点到当前位置的距离。

让我们再来回顾一下测量脉冲时间的阿板函数——pulseIn()：pulseIn()函数：作用：用于测量脉冲持续时间格式：pulseIn(pin,HIGH/LOW,timeout)•pin：要测量的引脚；•HIGH/LOW：当选择HIGH时，引脚脉冲由低电平变为高电平时，计时器开始计时，当引脚由高电平变为低电平时，计时器停止计时；若选择LOW时，引脚脉冲由高电平变为低电平时，计时器开始及时，当引脚由低电平变为高电平时，计时器停止计时。

从而可以得到脉冲宽度；•Timeout：可选项，在该时间内若无变化，则返回测量时长为零；返回值：返回测量时长，单位为μs（微秒）。

超声波测距资料资料超声波测距传感器SDM-IO本模块最远测试距离是1500mm,测量周期10ms专为小车设计。

１、本模块性能稳定，测度距离精确。

能和国外的SRF05,SRF02等超声波测距模块相媲美。

模块高精度，首创无盲区（0cm开始测量）,稳定的测距是此产品成功走向市场的有力保障。

2 主要技术参数：1）使用电压：DC3.8-5.5V2）静态电流：小于8mA3）输出TTL电平4）感应角度：不大于15度5）探测距离：0cm-1500mm6）高精度：可达3mm接线方式，VCC、trig（控制端）、echo（接收端）、GND模块主要特点:(1)超微型,只相当于两个发射,接收头的面积,已经没法再小了.(2)无盲区(8mm内成三角形误差稍大).(3)反应速度快,10ms的测量周期,不容易丢失高速目标。

(4)发射头,接收头紧靠,和被测目标基本成直线关系(8mm内还是大三角形,这个是发射,接收头的物理形状决定了).(5)模块上有LED指示,方便观察和测试!1:超声波测距原理超声波是一种频率比较高的声音,指向性强.超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。

由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。

测距的公式表示为：L=C×T式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。

已知超声波速度C=344m/s (20℃室温)超声波传播速度误差超声波的传播速度受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系,近似公式为：C=C0+0.607×T℃式中：C0为零度时的声波速度332m/s；T为实际温度(℃)。

对于超声波测距精度要求达到1mm时，就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。

2:超声波模块使用方法使TRIG=0,最少延迟10us的时间,然后TRIG=1,超声波模块此时开始启动一个测量周期,发射若干个40khz的声波,然后启动10ms的定时器等待反射波,如果收到反射波,模块的ECHO输出一个宽度为150us 的负脉冲,从TRIG=1到ECHO=0的时间即为从发射到收到发射波的时间.3:为什么距离最远只有1500mm?本传感器专为智能小车等微型设备而设计,适合小范围,小空间,封闭空间的场合,大家知道,超声波传输速度低,衰减时间长,如果一味追求距离,就会导致响应时间长,丢失目标,在室内等封闭场合会形成多次发射震荡,传感器就无法正常工作了.下面从传感器的反应时间来分析距离的问题:超声波空气中速度每秒约340米,折算成毫秒,就是340mm/ms,探测距离为1500mm 的话,探测到回波的距离就是3000mm,超声波的传输时间是9ms,加上电路延迟,传感器的能量延迟,再预留一些保护时间(让上次超声波能量消失),每次测量时间就是10ms.10ms的反应速度对于智能小车来说是合适的,高速运动时不会丢失目标.现在市面有一种传感器是5米,这个5米是最大距离,探测目标一般是墙面等大发射面,对于小目标是不可能达到的,先不管这个小目标到底是多少距离了,我们从传感器的反应时间来分析.这种传感器的时序跟我们的不同,它是先收到反馈然后再从Echo的脉宽上反馈出来的,而不是从echo和trig的时差来反馈的,这样传感器的反应时间又增加了一倍!这样5米传感器的反应时间最少是(上面计算1米的最少时间是6ms):5*6*2=60ms!就算最快60ms的测量周期,对于智能小车能应用已经太迟钝了!当主控CPU探测到目标时,小车恐怕已经撞上去了!4:你的超声波发射和接收头靠的很近,为什么?大家看到的超声波传感器一般发射和接收头分得比较开,是因为靠的越近发射头的横向波能量传递给接收头的越高,导致盲区变得很大,甚至无法正常工作,让发射头和接收头分开点是不得以而为之,这样带为的坏处是发射头,接收头和测量物体之间是三角形连接!很明显距离越近,三角形的角度就越大,这样就带来误差了.而本店传感器的发射头和接收头是紧密挨在一起的,和探测目标就是平行关系,而不是三角关系.5:你的超声波模块真的无盲区?千真万确!商品图片里带有示波器的截图,大家可以看到发射波和反射波的时间关系,反射波只有一个!本超声波传感器独创性的消除了横向干扰波,最小测量距离从0开始.6:计算距离为什么要减去固定延迟?超声波发射头和接收头的内部晶体和外体有一个固定距离,电路也有固定延迟,总延迟时间为250us,当减去这个250us延迟时程序要做一些容错判断,因为近距离(10mm内)误差较大(距离在10mm范围内,发射头,接收头,和目标形成大三角形,测量误差大),t2-t1非常接近250us 时当作0距离处理,当t2-t1>250us时可线性处理.7:不同物体测量距离不同?对!因为超声波就是频率高些的声音,不同材料,形状的物体对声音的吸收率不同,反射角度不同,只有反射到接收头(也就是超声波发射的方向)的能量才会被探测到,所以不同物体测量的有效测量距离不同.一般来说,平面光滑的物体(如镜面)反射距离最远,通常说的最大探测距离指的就是这类物体,细小的物体探测距离很近很多,如细棉线,面积小,而且吸收声音,就探测不到.下面列举实际物体的最大探测距离:1.圆珠笔,200mm2.手,400mm3.1mm粗带塑料套的电线,30mm4.游标卡尺,450mm5.人体(穿厚衣服),400mm6.墙面,1200mm(最大1500mm左右,需要垂直测量)7.1mm粗细棉线,探测不到8.竹牙签,40mm8:有应用例程吗?有,下面引用一个位网友的程序,用51单片机做的控制,功能是每隔12ms重复测量,并把测量结果发送到串口,在PC上用sscom32程序观察.在这个例子中,用到了两个IO,一个做输入,一个做输出,如果IO紧张,能不能用更少的IO呢?可以的,具体见下一个问答.#include"reg51.h"#include"sio.h"sbit TRIG=P2^7;sbit ECHO=P2^6;#define XTAL19660800L#define PERIOD12MS(12L*XTAL/12L/256L/1000L)#define DISTANCE_PARAM (XTAL / 10000L)void delay(unsigned int t){while(t--);}void main(void){EA=0;TMOD&=~0x0F;//clear timer0mode bitsTMOD|=0x01;//put timer0into MODE1,16bitcom_initialize();/*initialize interrupt driven serial I/O*/com_baudrate(14400);/*setup for14400baud*/EA=1;//Enable Interruptswhile(1){unsigned int distance;unsigned char dh, dl;START:TR0 = 0;TH0=0;TL0=0;TRIG=0;//发出一个负脉冲,启动一个测量周期delay(100);TRIG=1;//开始测量TR0=1;//同时启动定时器0while(ECHO)//监视ECHO信号{if(TH0>=PERIOD12MS)//一个测量周期超时goto START;}TR0=0;//停止计时//计算距离:为了提高精度,分母分子取合适的数值,定时器计数换算成时间*声速(340),得到以mm为单位distance = ((TH1 * 256 + TL1) * 12L * 34L) / DISTANCE_PARAM / 2;if (distance >= 30)distance -= 30;elsedistance = 0;dh = distance >> 8;dl = distance;com_putchar(dh);com_putchar(dl);TR0=1;while(TH0<="">}}9:IO紧张,可以用更少的IO吗?可以,但需要理解,这一个IO是半双工操作的,也就是说,主控CPU输出的时候,模块只能输入,模块输出的时候,CPU只能输入,为了避免出错导致主控和模块同时输出,主控CPU的IO和模块的TRIG,ECHO之间串联一个合适的电阻保护,如1k,这样即使程序出错,硬件也不会损坏.主控CPU----[1k电阻]-----TRIG,ECHO连接在一起.#include"reg51.h"#include"sio.h"sbit TRIG=P2^0; //主控单片机的P2.0同时连接模块的TRIG,ECHO,中间串1k电阻sbit ECHO=P2^0;#define XTAL19660800L#define PERIOD12MS(12L*XTAL/12L/256L/1000L)#define DISTANCE_PARAM (XTAL / 10000L)void delay(unsigned int t){while(t--);}void main(void){EA=0;TMOD&=~0x0F;//clear timer0mode bitsTMOD|=0x01;//put timer0into MODE1,16bitcom_initialize();/*initialize interrupt driven serial I/O*/com_baudrate(14400);/*setup for14400baud*/EA=1;//Enable Interrupts{unsigned int distance;unsigned char dh, dl;START:TR0 = 0;TH0=0;TL0=0;TRIG=0;//发出一个负脉冲,启动一个测量周期delay(100);TRIG=1;//开始测量TR0=1;//同时启动定时器0while(ECHO)//监视ECHO信号{if(TH0>=PERIOD12MS)//一个测量周期超时goto START;}TR0=0;//停止计时//计算距离:为了提高精度,分母分子取合适的数值,定时器计数换算成时间*声速(340),得到以mm为单位distance = ((TH1 * 256 + TL1) * 12L * 34L) / DISTANCE_PARAM / 2;if (distance >= 30)distance -= 30;elsedistance = 0;dh = distance >> 8;dl = distance;com_putchar(dh);com_putchar(dl);while(TH0<="">}}10:需要更短周期的测量,可以吗?可以,模块只捕获第一个反射信号,ECHO输出(150us脉冲)后马上等待下一个测量命令(TRIG上的脉冲),如果主控CPU监控ECHO的电平信号,在ECHO从0变到1后马上就可以进行下一轮测量了,而不必等到10ms后再进行测量.但需要注意:超声波有可能多次来回发射(在被测物体距离很近或很封闭的空间),连续测量如果碰到这种场合就有可能收到错误的信号,导致测得的距离不准确了.11:抗干扰性如何?抗干扰性能比较强.设计上有几个措施:1.尽量降低输入阻抗,阻抗越高越容易引入干扰;2.模块设计的距离比较近,信号放大倍数只满足此距离;3.一般干扰源离模块越近,越容易干扰,模块对近距离的信号进行了衰减.经实际测试,模块对近距离的噪音(击掌,口哨,音频喇叭)干扰不产生动作,但较强机械震动有时会产生干扰(有较强谐波,含40khz成分),因此超声波模块避免跟可能产生振动的物体硬连接,中间可以用橡胶等减震,这样就能可靠工作了.12:探测角度?近距离探测角度比较大,约60度,越远距离,探测角度越小,最远处接近0度.13:模块有其他接口方式吗?有.另有TTL串口模式.其他如IIC,SPI可以定做,但最常用的是IO和TTL接口方式,具体咨询店主.。

一、超声波测距原理超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。

超声波在空气中的传播速度为v ,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t ,就可以计算出发射点距障碍物的距离S ,即:S = v·△t /2 ①这就是所谓的时间差测距法。

由于超声波也是一种声波, 其声速C与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。

在使用时,如果温度变化不大, 则可认为声速是基本不变的。

常温下超声波的传播速度是334 米/秒,但其传播速度V 易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大，如温度每升高1 ℃, 声速增加约0. 6 米/ 秒。

如果测距精度要求很高, 则应通过温度补偿的方法加以校正（本系统正是采用了温度补偿的方法）。

已知现场环境温度T 时, 超声波传播速度V 的计算公式为：V = 331.45 + 0.607T ②声速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。

这就是超声波测距仪的机理。

二、系统硬件电路设计图2 超声波测距仪系统框图基于单片机的超声波测距仪框图如图2所示。

该系统由单片机定时器产生40KHZ的频率信号、超声波传感器、接收处理电路和显示电路等构成。

单片机是整个系统的核心部件，它协调和控制各部分电路的工作。

工作过程：开机，单片机复位，然后控制程序使单片机输出载波为40kHz的10个脉冲信号加到超声波传感器上，使超声波发射器发射超声波。

当第一个超声波脉冲群发射结束后，单片机片内计数器开始计数,在检测到第一个回波脉冲的瞬间,计数器停止计数，这样就得到了从发射到接收的时间差△t;根据公式①、②计算出被测距离,由显示装置显示出来。

下面分别介绍各部分电路：1 、超声波发射电路超声波发射电路如图3所示，89C51通过外部引脚P1.0 输出脉冲宽度为250μs , 40kHz的10个脉冲串通过超声波驱动电路以推挽方式加到超声波传感器而发射出超声波。

实验一超声波传感器测距实验一、实验目的了解超声波在介质中的传播特性；了解超声波传感器测量距离的原理。

二、基本原理超声波测距仪由超声波传感器(超声波发射探头T和接收探头R)及相应的测量电路细成。

超声波是听觉阈值以外的振动，其常用频率范围在20KHz～60KHz之间，超声波在介质中可以产生三种形式的振荡波：横波、纵波、表面波。

本实验为空气介质，用纵波测量距离。

超声波发射探头的发射频率为40KHz，在空气中波速为344m／S。

当超声波在空气中传播时碰到不同介面时会产生一个反射波和折射波，从介面反射回来的波由接收探头接收输入测量电路放大处理。

通过测量超声波从发射到接收之间的时间差△t，就能从S＝u0×△t算出相应的距离。

式中u0为超声波在空气中传播速度。

三、需用器件与单元主机箱、超声波传感器实验模板(装有超声波传感器)、反射档板。

四、实验步骤1、超声波传感器由发射头T和接收数R组成。

超声探头已装在实验模板的右上端，它们的引线V T、公共端(⊥)、V R在实验模板的左上端。

2、将实验模板上的V T与V T、V R与V R 及⊥相应连接，再将实验模板的±15V、⊥及输出V o2与主机箱的相应电源和电压表(量程20V档)相连，如图1所示。

图1 超声波测距实验接线图3、离超声波传感器20cm(0～20cm左右为超声波测量盲区)处放置反射挡板，调节挡板对准探头角度，合上主机箱电源。

4、平行移动反射板，依次递增3cm并依次记录电压表数据填入表1。

表1 超声波传感器测距实验数据X（cm）20 23 26 29 32 35 38 41 44 V(V)V1 0.24 0.27 0.32 0.35 0.39 0.41 0.44 0.48 0.51V2 0.25 0.28 0.31 0.34 0.38 0.41 0.45 0.49 0.52V3 0.24 0.28 0.31 0.33 0.36 0.40 0.43 0.47 0.51V4 0.24 0.27 0.32 0.34 0.38 0.41 0.44 0.49 0.51V5 0.25 0.27 0.32 0.34 0.37 0.40 0.44 0.48 0.52V(平均) 0.24 0.27 0.32 0.34 0.38 0.41 0.44 0.48 0.51五、实验结果根据表1 超声波传感器测距实验数据，作出实验X—V曲线，计算灵敏度和线性度。

这里介绍一款国外的不使用单片机的超声波测距仪。

本超声波测距仪通过测量超声波发射到反射回来的时间差来测量与被测物体的距离。

可以测量0.35-10m的距离。

实物图如下：原理图如下：一、电路原理1 超声波发射电路由两块555集成电路组成。

IC1（555）组成超声波脉冲信号发生器，工作周期计算公式如下，实际电路中由于元器件等误差，会有一些差别。

条件: RA =9.1MΩ、 RB=150KΩ、 C=0.01μFTL = 0.69 x RB x C= 0.69 x 150 x 103 x 0.01 x 10-6 = 1 msecTH = 0.69 x (RA + RB) x C= 0.69 x 9250 x 103 x 0.01 x 10-6 = 64 msecIC2组成超声波载波信号发生器。

由IC1输出的脉冲信号控制，输出1ms频率40kHz，占空比50％的脉冲，停止64ms。

计算公式如下：条件: RA =1.5KΩ、 RB=15KΩ、 C=1000pFTL = 0.69 x RB x C= 0.69 x 15 x 103 x 1000 x 10-12 = 10μsecTH = 0.69 x (RA + RB) x C= 0.69 x 16.5 x 103 x 1000 x 10-12 = 11μsecf = 1/(TL + TH)= 1/((10.35 + 11.39) x 10-6) = 46.0 KHzIC3（CD4069）组成超声波发射头驱动电路。

2 超声波接收电路超声波接收头和IC4组成超声波信号的检测和放大。

反射回来的超声波信号经IC4的2级放大1000倍（60dB），第1级放大100倍（40dB），第2级放大10倍（20dB）。

由于一般的运算放大器需要正、负对称电源，而该装置电源用的是单电源（9V）供电，为保证其可靠工作，这里用R10和R11进行分压，这时在IC4的同相端有4.5V的中点电压，这样可以保证放大的交流信号的质量，不至于产生信号失真。

超声波测距流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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目录摘要 (1)一系统设计要求 (1)1.1 设计任务 (1)1.2 设计思路 (1)1.3 方案论证与选择 (1)1.3.1 主控芯片的选择与论证 (1)1.3.2 发射部分方案选择与论证 (2)1.3.3 接收部分方案选择与论证 (2)1.3.4 温度补偿方案选择与论证 (3)1.3.5 显示模块方案选择与论证 (4)1.4系统整体设计框图 (4)二系统硬件电路设计 (5)2.1 主控电路部分 (5)2.2 温度补偿电路 (5)2.3 显示部分电路 (6)三系统软件设计 (8)四系统的测试和误差分析 (9)4.1 系统硬件调试 (9)4.2 系统软件调试 (9)4.3 系统整体测试 (9)4.4 系统测试仪器 (10)4.5 系统测量与误差分析 (10)4.6 数据测量与分析 (10)4.7 误差分析 (11)五参考文献 (11)附录 (12)附录1： (12)附录2： (13)附录3： (14)基于单片机的超声波测距设计摘要本设计以C8051F020单片机为核心控制芯片，产生40KHz的脉冲波送到超声波发射探T-40使其振荡发射出超声波，超声波在传送过程中碰到障碍物的时候马上反射回来，接收探头收到声波后送回到单片机计算处理，通过发射与接收的时间差以及当时温度对应的声速计算出距离。

本系统使用一发一收的硬件设计，C8051F020单片机内部本身自带了温度传感器DS18B20，实现当前温度的补偿降低了测量误差，简化了电路。

软件的精妙算法设计使测量值精确到毫米级且当物体与探头之间的距离改变时，LCD-1602液晶显示屏能够迅速显示即时距离，为用户提供了很直观的界面。

关键词：C8051F020 超声波传感器温度传感器Based on SCM ultrasonic designabstractThis design with C8051F020 SCM as the core control chip, produce 40 KHz pulsed waves to the ultrasonic launching T-and that the agent emit ultrasonic, ultrasonic oscillations in transmission process run into obstacles it immediately reflected back after receiving probe received sound waves sent back to the microcontroller calculation processing, the emitting and receiving through the time and temperature of the corresponding velocity was calculated distance. This system when the use of a hardware design, C8051F020 SCM internal itself bring the temperature sensor DS18B20, realize the current temperature compensation reduce the measurement error and simplify the circuit. Software subtle algorithm design make accurate to mm level measurement values and objects and probe when the distance between the change, LCD 1602 LCD screen display real-time distance, to be able to quickly and with the high quality ISD1730 voice chip do read value alarm module speech and provides customers with malicious intuitive interface and auditory experience. Keywords: C8051F020 ultrasonic sensors temperature sensor speech read values一系统设计要求1.1 设计任务设计一个距离测量的简易装置，将测量的距离显示在液晶上，系统要求有校准功能，精度达到0.5mm。