超声波测距电路图

超声波测距仪的制作（常规器件）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。

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。

几种常见的超声波测距原理图
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。

测距的公式表示为：L=C&TImes;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)。

超声波在气体、液体及固体中以不同速度传播，定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强。

超声波能以一定速度定向传播、遇障碍物后形成反射，利用这一特性，通过测定超声波往返所用时间就可计算出实际距离，从而实现无接触测量物体距离。

超声波测距迅速、方便，且不受光线等因素影响，广泛应用于水文液位测量、建筑施工工地的测量、现场的位置监控、车辆倒车障碍物的检测、移动机器入探测定位等领域。

本文设计的数字式超声波测距仪通过对超声波往返时间内输入到计数器特定频率的时钟脉冲进行计数，进而显示对应的测量距离。

一．超声波发生电路图1为超声波发生电路。

双定时器EN556(U2b)组成单稳态触发器。

R6和C6构成微分电路，其作用是：当按键S2按下时，低电平变成正负尖顶脉冲，经过VD1得到负尖顶脉冲，触发单稳态触发器翻转。

单稳态翻转输出的高电平持续约1ms，即tw≈1．1R5C5≈1ms。

EN556(U2n)组成多谐振荡器，振荡频率f1=1／T1≈1／{0．7[(R1+R2)+2(R3+R4)]C3≈40kHz。

该振荡器振荡受单稳态触发器输出电平控制。

当单稳态触发器输出高电平时，多谐振荡器产生振荡，EN556的引脚5输出约40个频率为40kHz、占空比约50％的矩形脉冲。

考虑到多谐振荡器起振阶段不稳定，因此设计输m脉冲数较多。

若输出脉冲数太少，则发射强度小，测量距离短。

但脉冲数过多，发射持续时间长，在距离被测物较近时，脉冲串尚未发射完，这样导致先发射出的脉冲产生的回波将到达接收端，影响测距结果，造成测距盲区增大。

74HC04(U1)的U1a~U1e组成超声波脉冲驱动电路，可提高驱动超声波发送传感器的脉冲电压幅值，有效进行电／声转换，增强发射超声波的能力，增大测量距离。

40kHz脉冲串的一路经U1a反相，再经由U1b和U1e并联的反相器反相；其另一路经南U1c和U1d并联的反相器反相。

图1超声波发生电路这样，施加在超声波发送传感器两端上的2路脉冲电压相位相反，使超声波发送传感器两端上的脉冲电压峰一峰值提升近电源电压的2倍，输出功率提高4倍。

超声波测距电路图超声波测距电路原理和制作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，因此在移动机器人的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。

二、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图1 超声波传感器结构这就是所谓的时间差测距法。

超声波测距专用集成电路LM1812LM1812超声波遥控专用集成电路LM1812是一种性能优良，且即能发送又能接收超声波的通用型超声波集成器件。

芯片内部包括：脉冲调制C类振荡器、高增益接收器、脉冲调制检测器及噪音抑制器。

它除了可用于遥控器、报警器、自动门控制及通信方面外，还可用于工业上的料位或液位的测量与控制、测距及测厚等方面，应用十分广泛。

（1）外形及引脚功能LM1812超声波专用器件外形为18脚双列直插塑料土封装形式，其外形及引脚排列见图1-1,相应引脚功能为；1脚第二增益级输出／振荡器端，6脚发射器输出端，7脚发射驱动器13脚外接电源退耦电容端，14脚检出器输出端，16脚输出驱动器端，17脚噪声控制端，18脚积分器复位时间常数控制端。

图1 -2为其内部原理框图。

（2）持点及电气参数1、特点LM1812具有如下特点：a、可以使用一个发送／接收换能器工作，也可使用两个换能器分别发送和接收超声波b、器件具有互换性。

c、在电路中使用时不用外接晶体管驱动。

d、使用时不用外接散热器。

e、器件内部具有保护电路。

检测器输出可驱动1A的峰值电流。

f、在水中测距超过30m，在空气中测距超过6m。

g、发送功率可达12W（峰值）。

2、电气参数表1-1和表1-2分别给出了LM1812超声波专用电路的极限工件参数和典型电气参数值表1-1 极限工作参数（3）工作原理LM1812第1脚外接L1、C1决定了电路发送或接收的工作频率，其工作频率fo＝1/（2π ）,最高可达325kHz。

当8脚为高电平时，L1、C1振荡槽路被切换为振荡模式，振荡信号经驱动放大后，由13脚及6脚输出（一般6、13脚之间接变压器，以便与超声波发送器阻抗匹配）。

为保证输出级不过载，使用时应在6脚测试一下电流，一般此脚峰值电流不能超过1A。

若需更大的功率，可采用外加脉冲放大器的方法来实现，输出电流可达5A；当8脚为高电平时、LM1812处于发送模式；8脚为低电平时，LM1812处于接收模式（8脚输入电流设计在1～10mA范围内）。

超声波测距电路设计贾强天津现代职业技术学院 300350摘要：我们利用超声波特有的性质制造出了超声波传感器，超声波传感器在测量、控制技术中得到了广泛的应用。

超声波测距电路广泛用于物位（液位）高低测量、车辆倒车防撞报警、声纳系统等方面。

本文设计了两例超声波测距电路。

关键词：超声波测距、LM324、LM358、与非门一、前言超声波传感器一般采用压电元件制造，通常是把一块压电晶片做在金属片上或把两块压电晶片做在一起，压电晶片接收到超声波时产生振动而输出电信号。

它是利用压电效应的原理使电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换为超声波发射；而在收到回波的时候，则将超声波转换成电信号。

超声波传感器习惯上称为超声波换能器或超声波探头，通常有超声波发送器和超声波接收器两种，但有的超声波传感器既具有发送声波的作用，又具有接收声波的作用。

二、超声波测距电路设计（一）超声波测距电路之一1、元器件的选择（1）LM324LM324系列是由四个独立的，高增益，内部频率补偿运算放大器组成。

与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。

该四运算放大器可以工作在低到3V或者高至32V的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。

共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。

每一组运算放大器有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。

两个信号输入端中，Vi-(-)为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+(+)为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。

（2）CD4011集成电路CD4011是一个包含4个与非门的CMOS电路，每个与非门有2个输入端一个输出端。

当两输入端有一个输入为0，输出就为0。

只有当输入均为1时，输出才为1。

2、电路设计图1 超声波测距电路（1）3、电路分析振荡，F3在图1所示的电路中，与非门F1、F2与超声波传感器构成40KHZ构成低频振荡，周期约为20ms，即每20ms打开一次与非门F4，F4输出一串40的脉冲串，脉冲串经过VT1、VT2脉冲放大后通过匹配变压器B驱动超声波KHZ发射/接收共用探头S2发射出超声波。

超声波测距电子电路设计详解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。

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；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，根据被测距离s=vt？2来得到测量距离，由于超声波速度v与温度有关，所以如果温度变化比较大，应通过温度补偿的方法加以校正。

本测量系统采用第二种方法，由于测量精度要求不是特别高，所以可以认为温度基本不变。

本系统以PIC16F877单片机为核心，通过软件编程实现其对外围电路的实时控制，并提供给外围电路所需的信号，包括频率振动信号、数据处理信号等，从而简化了外围电路，且移植性好。

系统硬件电路方框图见图1。

图1 系统硬件电路方框图由于本系统只需要清楚机器人前方、左方、右方是否有障碍物，并不需要知道障碍物与机器人的具体距离，因此不需要显示电路，只需要设定一距离阀值，使障碍物与机器人的距离达到某一值时，单片机控制机器人电机停转，这可通过软件编程实现。

超声波发射电路超声波发射电路以PIC16F877为核心，当单片机上电时，单片机从RA0口产生40kHz的超声波信号，但是此时该信号无法通过与非门进入放大电路使超声波发射头发射超声波，只有闭合开关S1时，从RA1口发射出一门控信号，该信号的频率为4kHz，同时启动单片机内部的定时器TMR1，开始计数。

沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文) 超声波测距电路设计摘要随着单片机技术的发展，各种控制系统都趋向于自动化。

以单片机为核心的控制系统体积小、功能强、价格低，因而在众多领域得到广泛应用，并显示出广阔前景。

论文介绍了一种运用单片机和CX20106A组成的超声波测距系统。

本设计主要以STC89C51作为控制核心，包括键盘输入模块，超声波发射模块，超声波接收模块（CX20106A），数码管显示模块，报警模块。

主要实现超声波测距并显示功能，依据实际的测量精度要求还可以添加温度补偿电路。

本系统成本低廉，功能实用。

硬件系统具有良好的性能，且由于构成系统的器件应用普遍，便于维护。

因此，本设计具有较强的性价比及实用性。

关键词：STC89C51；CX20106A ；超声波发射模块；超声波接收模块；LED 显示电路沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)AbstractAlong with the monolithic integrated circuit technology development, each kind of control system all tends to the automation. By the monolithic integrated circuit for the core control system volume small, the function strong, the price is low, thus obtains the widespread application in the multitudinous domain, and demonstrates the broad prospect.This design is based mainly on STC89C51 chip core ultrasonic range finder, and a ultrasonic processing module CX20106A, CD4069 composed of ultrasonic transmitter, digital display devices such as composition, including the SCM system, ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver circuit, MCU Resetcircuit, LED display circuit.Ultrasonic Distance and direction to achieve the main functionality.Based on the actual measurement accuracy can also add temperature compensation circuit.The system cost, functional and practical.Hardware system has good performance, and constitute a system of device applications as universal, easy maintenance.Therefore, this design has a strong cost-effective and practical.Keywords:stc89c51 ;CX20106A ; ultrasonic emission of ultrasonic receiver ; LED display circuit;目录摘要 (II)Abstract (III)目录 ..................................................................................................................................... I V 1绪论 (1)1.1 课题意义 (1)1.2 单片机发展历史 (1)2超声波测距仪系统的硬件和软件的功能分析 (3)2.1 超声波测距的设计原理论证 (3)2.1.1 超声波测距仪的设计思路 (3)2.1.2超声波测距原理 (3)2.1.3超声波测距仪原理框图 (4)2.2 电超声波测距仪系统的软件方案论证 (5)3超声波测距仪系统的硬件设计 (6)3.1 STC89C51简介 (6)3.2 数码管显示的设计 (12)3.2.1 八位7段数码管工作原理 (12)3.3 超声波发射电路模块设计 (13)3.4 超声波接收电路模块设计 (14)3.4.1超声波接收电路设计原理 (14)3.4.2 CX20106A (15)4超声波测距系统的软件设计 (17)4.1程序的总体设计 (17)4.1.1 主程序设计 (17)4.2 40KHZ 脉冲的产生与超声波发射 (18)4.3 显示子程序和蜂鸣报警子程序设计 (20)5超声波测距仪调试与测试 (21)5.1调试 (21)沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)5.1.1硬件调试 (21)5.1.2软件调试 (23)结论 (25)结束语 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录I——程序源码 (29)附录II——电路原理图 (48)沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）1绪论1.1 课题意义随着科学技术的快速发展，超声波在测距仪中的应用越来越广。

自制不用单片机的超声波测距仪电路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。

本款是国外不使用单片机的超声波测距仪。

实物图如下：一、电路原理原理图如下：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。

超声波测距超声测距该电子产品－超声测距仪是在按键的步进控制下实现在30cm～120cm的距离探测，并具有数码管实时显示探测距离值功能，设定距离值报警功能，手动调整报警范围等功能。

1.硬件电路原理设计该超声测距仪其硬件电路框图如图1所示（虚线框图电路不在机器内部PCB 电路板上）。

整个电路可分为电路板供电电路，超声波发射接收电路，控制、显示及报警电路三个大的部分。

交流220V的市电经经变压、整流滤波、稳压的处理后输出±12V和+5V的恒定直流电压供应整个电路各个部分电源使用。

脉冲产生电路产生的40KHz的脉冲信号经驱动电路驱动功率后进如超声波发射器，让其发出超声波。

超声波接收器接受到发射器发出的超声波信号后经信号方大、处理比较后进入单片机微控制器，单片机将进行计算分析后在数码管显示模块显示出当前测量距离值。

并与从按键处设定的报警上下限值进行比较，当超出其所设定值时，报警电路将启动，红色警报灯点亮。

图1 硬件电路框图下面将分别按照上面陈述的电路分三个部分进行分析，图2是其电路原理图图2 硬件电路原理图1.1 电路板供电电路设计电路板供电电路如图2所示，220V的市电经变压器变压后输出两路交流15V 电压，此电压经整流、滤波处理后输出±15V直流电压，分别经三端集成稳压芯片U1（7812）,U2（7912），输出恒定的+12V电压和-12V电压，这两路电压提供运放芯片所需电源及PCB板电路部分需要电压。

+12V电压经U3(7805)后输出恒定+5V电压，供应单片机、555芯片等芯片所需电源。

图2 电路板供电电路原理图1.2超声波发射接收模块设计超声波发射接收模块电路如图4所示，单片机PD7端口控制脉冲产生电路的启动与否，脉冲产生电路由555芯片接成多谐振荡器，选取合适的元器件参数，U4(555芯片)第三脚将输出40KHz的矩形波脉冲信号，此信号经反相器U5(CD4049)接成的驱动电路后进入超声波发射器，由电压信号转换为机械信号，发射出超声波。

40KHZ超声波测距有四种声音报警控制发射、接收一体电路。

40KHZ超声波测距报警控制发射、接收一体电路本集成电路可用于汽车倒车报警器，它可以提醒驾驶员注意自己的车子离后面的障碍物还有多少距离。

集成电路还可用作人身安全保护装置，如高压配电房中提醒人们不要进入高压范围，在冲床和注塑机上，可以在人手没有撤离操作区时禁止机器动作。

集成电路可用于许多方面，如自动门铃、自动水喉、洗手机及烘干机、自动路灯控制、各种加料装置上探测物料、水塔水位控制等。

主要元器件有：超声波测距报警控制芯片４Ｙ２４Ｙ２型测距报警控制专用集成电路、一个收音机上用的４５５ｋＨｚ压电陶瓷滤波器、一对４０ｋＨｚ的超声波探头、一块ＣD4069 或者ＬＭ３２４集成电路。

可用于组装测距报警控制类电子产品。

它采用了超声波测距的原理，对超声波探头前方的障碍物进行探测，根据障碍物的距离发出不同的警报声音，并通过４根控制线向外电路提供不同的控制信号。

本集成电路中已包含了测距仪所需要的大部分单元，本集成电路可用于汽车倒车报警器，如自动门铃、自动水喉、洗手机及烘干机、自动路灯控制、各种加料装置上探测物料、水塔水位控制等。

集成电路采用ＤＩＰ塑料封装，共有１６条腿，其每条腿的含义如下：ＸＴ１，外部４５５ＫＣ时钟信号输入，压电陶瓷振荡器输入端，可外接４５５ＫＣ高Ｑ值压电陶瓷振荡器；Ｄ４：控制输出端４，表示１米内有物体；Ｄ３：控制输出端３，表示０、５米内有物体；Ｄ２：控制输出端２，表示０、２５米内有物体；Ｄ１：控制输出端１，表示０、１２５米内有物体；Ｄ０：高电平输出端，本脚可以不用；ＢＰ：喇叭驱动电极，静态为低电平，驱动时输出２５００ＨＺ的脉冲，其声音的间距越小，表示物体的距离越近；ＤＵＬＢ：加倍电极，使所有的距离都翻倍；ＬＥＤ：方式选择端，本脚应接高电平；ＢＰＮ：喇叭驱动电极，与ＢＰ互补，静态为低电平；ＶＤＤ：电源，３～５Ｖ直流电源；ＣＳ：超声波发射器驱动电极，平时为高阻状态，驱动时每秒输出十次，每次发出４０ＫＣ的脉冲８个；ＣＳＮ：ＣＳ的互补电极，平时为低电平；ＩＮ：超声波接受器输入端，高电平有效；ＧＮＤ：地；ＸＴ２：压电陶瓷振荡器输出电极，ＸＴ１组成一个低功耗的反相器，压电陶瓷滤波器应采用Ｑ值的产品，不然不易起振。

超声波测距摘要该超声测距系统采用芯片STC89C52作为系统的主控制器，利用NE555作为本系统的脉冲发射源，结合3位7段数码管液晶显示，达到了较大的测试距离和较高的测量精度，并能实时显示且无明显失真。

关键字: 超声波测距实时第1章设计题目与要求1.1 设计要求采用压电式超声波换能器，使用单片机作为控制器，完成超声波测距仪的软硬件设计。

1.2 基本要求：(1)具有反射式超声波测距功能，测量距离0.1m~3.0m；(2)测量距离精度：误差±1cm；(3) 利用LED数码管显示测试距离；(4)实时显示测量的距离，显示格式为：□.□□米第2章系统总体方案论证2.1 系统总体方案题目要求设计一个利用超声波反射原理测量距离的超声波测距仪，并且具有实时同步显示，由此本系统可以划分为发射、接收、显示、主控制模块共四大模块，如图2.1所示：图2.1系统基本方框图针对技术指标的需要，为使系统的测量距离更远、精度更高，提高系统的整体完善性，现对以上系统各个功能模块进行一一的方案论证：2.2 主控制模块2.2.1 主控制模块概述主控制器模块其实就是一个简化的嵌入式系统。

嵌入式系统一般指非PC系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。

它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。

嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。

2.2.2 主控制模块方案选择根据以上知识，考虑到目前市场上比较常用的AVR、61、51三种微控制器，我们有如下三种方案可供选择。

方案一：AVR单片机AVR单片机种类丰富，有AT tiny、AT90S、ATmeg系列，各个系列又有不同的型号，价格较适中。

相对来说，比起51单片机来说资源较丰富，内部也有集成A/D ，有PWM 输出，但在系统进一步扩展方面不是很好，这类单片机主要应用于工业控制领域，在语音处理方面没有什么优势。

方案二：SPCE061A.凌阳单片机的资源相对来说比较丰富，32K ×16bitFlash ，两路D/A ，1个全双工异步串行口（UART ）方便其跟其他为控制通信。

超声波测距电路图 This manuscript was revised by the office on December 22, 2012超声波测距电路图超声波测距电路原理和制作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，因此在移动机器人的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。

二、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图1 超声波传感器结构这就是所谓的时间差测距法。

超声波测距仪电路发表于2017年9月27日在下面：传感器电路此处描述的电路使用超声波振荡，并基于这些振荡在空气中的传播速度进行操作。

因此，如果测量了波传播的时间，我们可以轻松确定两点的距离。

使用的距离测量方法主要分为三类：a）通过机械手段。

b）通过光学手段。

c）通过电子方式。

几乎所有方法都基于某种形式的辐射，例如无线电波，光，声音或红外辐射。

给定这些辐射的传播速率，距离测量就是确定从一个点到另一个点的波跃迁时间的问题。

红外辐射主要用于长距离（几千米的数量级），因为它相对容易形成。

如果距离超过100公里，则使用电子设备，但其效果受大气条件和能见度等因素影响。

随着空间技术的发展，激光系统已与电光系统结合使用，以确定人造卫星的地面和近海。

单击此处下载上述电路的完整尺寸。

超声波测距仪声音，超声波和其他已知的频率波动在空气中具有某个已知的传播速度。

因此，传播目标发射机之间的距离所需的时间反之亦然，可以用来确定距离。

发射的波向分子提供一个起始脉冲，该分子以与传播速度（厘米/秒）相同的频率运行。

反射接收的信号提供呼气脉冲。

这样，分子给出了波传播的距离。

当然，由于我们只需要过渡距离，因此有必要减小距离的距离。

下图显示了我们在功能图中描述的内容。

发射器，接收器，具有数字指针的分子和振荡器，被发射和接收的脉冲激发或中断。

电路原理图发送器由构成桥接电路的门N1和N2组成。

US1超声转换器连接在2端口输出之间，以确保它们之间的18V交替峰峰电压（使用9V 电源）。

N1还充当由N3激励和去激励的振荡器。

它的频率由R1决定，并取决于所用逆变器的类型。

在这种结构中，使用了40 kHz TCO，但其他TCO仍能令人满意地工作。

振荡器的频率设置为尽可能接近40kHz的R1，因为这是逆变器的最大效率频率。

由于电路的实验特性，接收器非常简单。

两个连续的公共发射机电路（T5，T6）放大US2接收到的信号。

当T7的基极电压小于电源电压（-6V）时，T7充当阈值检测器，即T7是P2转子中的交流电压从峰值到峰值大于1.2V时IC3周围还有一个振荡器（R17，R18，P3和C9）。

//#include <AT892051.H>#include <AT89X51.H>#define k1 P2_0#define csbout P2_7 //超声波发送#define csbint P3_2 //超声波接收#define csbc 0.034#define DQ P3_0unsigned char opto,digit;unsigned xm1,xm2,xm0,xm3,xm4,key,jpjs;unsigned sx1,mqs,buffer[5];unsigned convert[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};//0~9bit cl; //段码unsigned int s,t,i, xx,j,sj1,sj2,sj3,sx1;typedef unsigned char byte;typedef unsigned int word;void js();void delay(int i); //延时函数void scanLED(); //显示函数void allToBuffer(); //显示转换函数void keyscan();void offmsd();void delay1(word useconds);byte ow_reset(void);byte read_byte(void);void write_byte(char val);char Read_Temperature(void);void main() //主函数{EA=1; //中断允许TMOD=0x11; //设定时器0为计数，设定时器1定时ET0=1; //定时器0中断允许ET1=1; //定时器1中断允许TH0=0x00;TL0=0x00;TH1=0x9E; ///定时器T1置为25msTL1=0x57;csbint=1; //p3.2置位csbout=1; //p2.7置位cl=0;opto=0xff;jpjs=0;sj1=20;sj3=600;TR1=1;while(1){keyscan();if(jpjs<1){js();if(s>sj3){buffer[2]=0x00;buffer[1]=0x00;buffer[0]=0x00;}else if(s<sj1){buffer[2]=0x00;buffer[1]=0x00;buffer[0]=0x00;}else allToBuffer();}else allToBuffer(); //将值转换成LED段码offmsd();scanLED(); //显示函数}}void scanLED() //显示功能模块{digit=0x01;for( i=0; i<5; i++) //5位数显示{P0=~digit&opto; //依次显示各位数P1=buffer[i]; //显示数据送P1口delay(20); //延时处理if(!(P0&0xEF)) //判断5位是否显示完key=0;digit<<1; //循环左移1位}}void allToBuffer() //转换距离数码管功能模块{int temperature;xm0=s/100;xm1=(s-100*xm0)/10;xm2=s-100*xm0-10*xm1;buffer[2]=convert[xm2];buffer[1]=convert[xm1];buffer[0]=convert[xm0];temperature=Read_Temperature();xm3=temperature/10;xm4=temperature-10*xm3;buffer[4]=convert[xm4];buffer[3]=convert[xm3];}void delay(int i){while(--i);}void js(){int temprature;temprature=Read_Temperature();if(cl==1){TR1=0; //定时器1关闭TH0=0x00;TL0=0x00;//定时器0清零i=10;while(i--){csbout=!csbout;} //连续取反10次发射5个周期超声波TR0=1; //开启计数器t0i=mqs; //盲区while(i--){}i=0;while(csbint){i++;if(i>=2450) //上限值{csbint=0;}}TR0=0;TH1=0x9E;TL1=0x57;t=TH0;t=t*256+TL0;s=t*(csbc+0.61*temprature)/2;TR1=1;cl=0;}}void keyscan() //健盘处理函数{xx=0;if(k1!=1) // 判断开关是否按下{delay(400); //延时去抖动延时3.6msif(k1!=1) // 判断开关是否按下{while(!k1){delay(30);xx++;}if(xx>2000){jpjs++;if(jpjs>4)jpjs=0;}xx=0;mqs=65; //while循环一周期9us ,20cm需要等待65*9us }}}void offmsd(){if (buffer[0] == 0x3f)buffer[0] = 0x00;}//ds18b20的完整程序（c51）(sparkstar)//DS1820 C51 子程序//这里以11.0592M晶体为例，不同的晶体速度可能需要调整延时的时间//sbit DQ =P2^1;//根据实际情况定义端口//延时void delay1(word useconds){for(;useconds>0;useconds--);}//复位byte ow_reset(void){byte presence;DQ = 0; //pull DQ line lowdelay1(29); // leave it low for 480usDQ = 1; // allow line to return highdelay1(3); // wait for presencepresence = DQ; // get presence signaldelay1(25); // wait for end of timeslotreturn(presence); // presence signal returned} // 0=presence, 1 = no part//从1-wire 总线上读取一个字节byte read_byte(void){byte i;byte value = 0;for (i=8;i>0;i--){value>>=1;DQ = 0; // pull DQ low to start timeslotDQ = 1; // then return highdelay1(1); //for (i=0; i<3; i++);if(DQ)value|=0x80;delay1(6); // wait for rest of timeslot}return(value);}//向1-WIRE 总线上写一个字节void write_byte(char val){byte i;for (i=8; i>0; i--) // writes byte, one bit at a time {DQ = 0; // pull DQ low to start timeslotDQ = val&0x01;delay1(5); // hold value for remainder of timeslot DQ = 1;val=val/2;}delay1(5);}//读取温度char Read_Temperature(void){union{byte c[2];int x;}temp;ow_reset();write_byte(0xCC); // Skip ROMwrite_byte(0xBE); // Read Scratch Padtemp.c[1]=read_byte();temp.c[0]=read_byte();ow_reset();write_byte(0xCC); //Skip ROMwrite_byte(0x44); // Start Conversionreturn temp.x/2;}。