超声波测距仪硬件电路的设计

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超声波测距电子电路设计详解

超声波测距电子电路设计详解

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。

超声波测距系统的设计

超声波测距系统的设计

超声波测距系统的设计引言:一、硬件设计:1.选择传感器:超声波传感器是测距系统的核心部件,通常采用脉冲法进行测量。

在选择传感器时,应考虑工作频率、测量范围、精度和稳定性等参数,并根据实际需求进行选择。

2.驱动电路设计:超声波传感器需要高频信号进行激励,设计驱动电路时需要根据传感器的工作要求来设计合适的电路,保证信号稳定且能够满足传感器的工作需求。

3.接收电路设计:超声波传感器产生的脉冲回波需要经过接收电路进行信号放大和滤波处理,设计接收电路时需要考虑信号放大的增益、滤波器的截止频率以及抗干扰能力等因素。

4.控制板设计:控制板是超声波测距系统中的核心控制器,负责控制测距过程、数据处理以及通信等功能。

在设计控制板时,应根据系统的要求选择合适的微控制器或单片机,并设计合理的电路布局和电源电路。

二、软件编程:1.驱动程序开发:根据传感器的规格书和数据手册,编写相应的驱动程序,实现对超声波传感器的激励和接收。

2.距离计算算法开发:通过测量超声波的往返时间来计算距离,根据声速和时间的关系进行距离计算,并根据实际情况对计算结果进行修正。

3.数据处理和显示:根据实际需求,对测量得到的距离进行处理,并将结果显示在合适的显示设备上,如LCD屏幕或计算机等。

4.数据通信:如果需要将测量结果传输至其他设备或系统,则需要编写相应的数据通信程序,实现数据的传输和接收。

三、系统测试与优化:1.测试传感器性能:测试测距系统的稳定性、精度和灵敏度等性能指标,根据测试结果对系统参数进行优化和调整。

2.系统校准:超声波测距系统可能受到环境温度、湿度和声速等因素的影响,需要进行校准以提高测量精度。

3.系统集成与实际应用:将超声波测距系统与实际应用场景进行集成,进行实际测试和验证。

总结:超声波测距系统的设计包括硬件设计和软件编程两个方面,其中硬件设计主要包括传感器选择、驱动电路设计和接收电路设计等;软件编程主要包括驱动程序开发、距离计算算法开发、数据处理和显示以及数据通信等。

超声波测距电路设计设计

超声波测距电路设计设计

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 (I)Abstract .................................................................................................. I I 目录........................................................................................................ I II 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)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)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。

超声测距设计与制作

超声测距设计与制作
按“+”键,当测试距离为30cm以下时告警, LEDቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ亮, 蜂鸣器应发出报警声。
达到超声波测距器设计要求。 制作工艺符合要求,有相应的工艺文件。
谢谢!
超声波测距 原理
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。 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)
超声波测距 框图
超声波测距硬件电路
稳压电路:将交流电变压、整流、滤波,用集成稳 压块LM7812、LM7912、LM7805输出+5V、+ 12V、-12V供单片机、运算放大器、555芯片等电路 使用。 加减键功能: 超声波发射电路:运用555振荡产生振荡信号,经 过非门控制40KHz脉冲波形,通过超声波发射器发射 出去。 超声波接受电路:运用超声波传感器接收反射回来 的信号,通过LM358比较、放大后,将信号输入单片 机。 LED显示:将接收到的超声波信号,输入单片机, 程序处理,计算出反射物的距离,并用数码管显示距 离设置。
超声波测距 软件流程
超声波测距 调试
测试结果:
LED显示距离:30cm,实际距离35cm; LED显示距离:60cm,实际距离38cm; LED显示距离:90cm,实际距离99cm; LED显示距离:120cm,实际距离129cm;
测试结果表明:超声波测距器可以工作,测试结果有误差, 但在允许范围。

超声波测距电子电路设计详解

超声波测距电子电路设计详解

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。

超声波测距系统的电路设计

超声波测距系统的电路设计
JJ0: MOV A, R0 MOV R4, A MOV A, R1 MOV R5, A MOV R3, 00D MOV R2, #100D LCALL DIV4BY2 MOV 41H,R4 MOV A,41H JNZ JJ1 MOV A,40H SUBB A,#0AH JNZ JJ1 MOV 41H,#0AH
的用电负荷资料,还是通用型办公楼,设计人员 路布局趋于合理等方面采取措施。另一方面,应 轻载自动转换节电器能提高电动机在轻载负荷
充分听取业主方的意见,在计算负荷时考虑设 采用必要的无功功率补偿设备,进一步提高企 时的功率因数和效率,从而达到节电的目的。
备同时率因素,对于设备的负载率重视不够。其 业的功率因数。在供电线路中采用电力电容器
信号,单片机响应外部中断请求,执行外部中断服务子
程序,读取时间差,计算距离。其部分源程序如下:
WORK: PUSH ACC PUSH PSW PUSH B MOV PSW,#18H MOV R3,45H MOV R2,44H MOV R1,00D MOV R0,17D LCALL MUL2BY2 MOV R3,#03H MOV R2,0E8H LCALL DIV4BY2 LCALL DIV4BY2 MOV 40H,R4 MOV A,40H JNZ JJ0 MOV 40H,#0AH
提高 0.41%,按近年来产量计算,估计每年可
偏差较大。负荷估测与调查时,被征求意见的部
2.4 提高供电线路功率因数。一般 110kV 节约电能 1 亿 kWh,节约了电动机运行电费支
门往往偏高估计今后的用电负荷。再加上有一 电力工程供电线路功率因数普遍偏低,据调查, 出。对正在运行的电动机,如负载经常低于
平衡情况多;线路连接接触不良多;私拉乱接电 点。

超声波测距系统设计

超声波测距系统设计

超声波测距系统设计一、设计原理超声波测距原理基于声波的传播速度和时间的关系。

声波在空气中传播的速度约为343m/s。

当声波发射到目标物体上后,部分声波会被目标物体反射回来。

通过测量声波从发射到接收的时间差,再乘以声速即可计算出目标物体与传感器的距离。

二、硬件设计1.超声波发射器:超声波发射器是实现超声波测距的关键部件,它负责产生超声波脉冲并将其发射出去。

常用的超声波发射器是压电传感器,它具有快速响应、高灵敏度等特点。

2.超声波接收器:超声波接收器用于接收从目标物体反射回来的超声波,并将其转化为电信号。

同样,压电传感器也可以用作超声波接收器。

3.控制电路:控制电路负责控制超声波发射器和接收器的工作。

例如,它可以通过控制超声波发射器的工作时间来产生超声波脉冲。

同时,控制电路还需要接收超声波接收器输出的电信号,并通过计时器来测量声波从发射到接收的时间差。

4.显示屏:显示屏用于显示测距结果,通过显示屏可以直观地观察到目标物体与传感器的距离。

三、软件设计1.信号处理:在接收到超声波接收器输出的电信号后,需要对信号进行处理。

通常情况下,控制电路会将接收到的信号由模拟信号转换为数字信号。

然后,可以使用特定的算法对数字信号进行处理,例如滤波、峰值检测等,以获取稳定的距离数据。

2.距离计算:根据声波从发射到接收的时间差和声速,可以计算出目标物体与传感器的距离。

计算公式为:距离=速度×时间差。

3.结果显示:最后,将计算得到的距离结果显示在屏幕上,用户可以直接观察到距离结果。

四、总结超声波测距系统是一种简单、实用的测距技术。

通过合理的硬件设计和严密的软件设计,可以实现可靠、准确的测距功能。

同时,超声波测距系统还具有成本低、测量范围广等优点,被广泛应用于自动控制、车辆定位和智能机器人等领域。

《超声波测距仪电路设计》

《超声波测距仪电路设计》

《超声波测距仪电路设计》超声波测距仪电路设计超声波测距仪是一种常见的测距装置,它利用超声波的传播特性来测量目标物体与测距仪之间的距离。

其基本原理是利用超声波的发射和接收来计算目标物体与设备之间的距离。

超声波测距仪的电路设计包括发射电路和接收电路两部分。

1.发射电路设计超声波测距仪的发射电路主要包括发射器、脉冲发生电路和驱动电路。

发射器是将电能转换为声能的装置,一般采用压电陶瓷材料。

脉冲发生电路是用来产生发送的超声波脉冲信号的电路,常用的是555定时器芯片,通过设置合适的频率和占空比,可以实现超声波脉冲的产生。

驱动电路主要是将脉冲信号放大,并提供足够的电流和电压来驱动发射器。

2.接收电路设计超声波测距仪的接收电路主要包括接收器、放大电路和信号处理电路。

接收器是将接收到的声波信号转换为电信号的装置,常用的是压电陶瓷材料。

放大电路主要是将接收到的微弱信号放大到合适的电平,以便后续的信号处理。

信号处理电路包括滤波器和放大器,滤波器用于滤除杂散信号,放大器用于放大清晰的接收信号。

3.其他设计考虑除了发射电路和接收电路,还需要考虑一些其他设计因素。

第一,为了减小测量误差,需要加入合适的校准电路来对测量系统进行校准。

第二,为了方便使用,可以加入显示电路,将测量结果以数字或者模拟形式显示出来。

第三,为了提高抗干扰能力,可以加入滤波器和抗干扰电路来滤除干扰信号。

总之,超声波测距仪电路设计需要考虑发射电路、接收电路以及其他设计因素,合理配置各个部分的电路参数,并利用合适的元器件和电路拓扑结构,以提高测距仪的精度和稳定性。

在实际设计中,还需要考虑功耗、成本和尺寸等因素,以满足具体应用的要求。

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ST=0;
OE=0;
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TH0=0x216;
TL0=0x216;
TH1=(65536-500)/256;
TL1=(65536-500)%256;
TR1=1;
TR0=1;
ET0=1;
ET1=1;
EA=1;
ST=1;
ST=0;
while(1)
{
if(K1==0)
{
delay10ms();
dispbuf[0]=10;
dispbuf[1]=10;
dispbuf[2]=0;
dispbuf[3]=0;
if((yw==1)&&(wd==0))
{
dispbuf[++i]=temp1;
}
else if((yw==0)&&(wd==1))
{while(temp/10)
{
dispbuf[i]=temp/10;
unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x77,0x7c,0x39};
unsigned char dispbuf[8]={10,10,10,10,10,10,0,0};
CY1, CY2
2
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U2
1
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D1, D2, D3, D4
4
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U3
1
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DS1
1
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1
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R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12,
8
CX20106A
U5
1
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PR1
1
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Y1
1
8550
Q1, Q2, Q3, Q4, Q5
{
cnta++;
if(cnta==800)
{
cnta=0;
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}
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else if((shuig==0) && (shuid==1))
{
cntb++;
if(cntb==400)
{
cntb=0;
alarmflag=~alarmflag;
sbit M1=P3^6;
sbit M2=P3^7;
sbit SPK=P2^6;
sbit LA=P3^3;
sbit LB=P3^2;
sbit LC=P2^7;
sbit K1=P2^4;
sbitK2=P2^5;
bit wd;
bit yw;
bit shuid;
bit shuig;
unsigned int cnta;
else if((LC==0) && (LB==1))
{
delay10ms();
if((LC==0) && (LB==1))
{
M1=0;
M2=0;
temp1=12;
shuig=0;
shuid=0;
LB=0;
}
}
else if((LB==0) && (LA==1))
{
delay10ms();
if((LB==0) && (LA==1))
1
4.7
R13
1
104
C3, C4
2
220K
R14
1
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C5, C10
2
22K
R151223C6 Nhomakorabea1
4.7K
R18
1
330P
C7
1
按键
RST, S1, S2, S3, S4
5
3.3UF
C8
1
蜂鸣器
SP1
1
1UF
C9
1
超声波接收管
R
1
47UF
C11
1
超声波发射管
T
1
10uF
C12
1
LM7805
U1
1
30p
unsigned int cntb;
bit alarmflag;
void delay10ms(void)
{
unsigned char i,j;
for(i=20;i>0;i--)
for(j=248;j>0;j--);
}
void main(void)
{
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yw=1;
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if(K1==0)
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yw=1;
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else if(K2==0)
{
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if(K2==0)
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yw=0;
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else if(LC==1)
{
delay10ms();
if(LC==1)
{
M1=0;
M2=1;
temp1=13;
shuid=0;
shuig=1;
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}
}
unsigned char dispcount;
unsigned char getdata;
unsigned int temp;
unsigned int temp1;
unsigned char i;
sbit ST=P3^0;
sbit OE=P3^1;
sbit EOC=P3^4;
sbit CLK=P3^5;
超声波测距仪
轮机系楼宇071周钰泉2007212117
实验目的:了解超声波测距仪的原理,掌握焊接方法,掌握电路串接方法,熟悉电路元件。
实验设备及器材:电烙铁,锡线,电路元件
以下为元件清单:
参数
名称代号
数量
参数
名称代号
数量
470U
C1
1
1K
R1, R2, R3, R4, R16, R17
6
100u
C2
temp=temp%10;
}
dispbuf[++i]=temp;
}
ST=1;
ST=0;
}
P0=dispcode[dispbuf[dispcount]];
P2=dispbitcode[dispcount];
dispcount++;
if(dispcount==8)
{
dispcount=0;
}
if((shuig==1) && (shuid==0))
{
CLK=~CLK;
}
void t1(void) interrupt 3 using 0
{
TH1=(65536-500)/256;
TL1=(65536-500)%256;
if(EOC==1)
{
OE=1;
getdata=P1;
OE=0;
temp=getdata*25;
temp=temp/64;
i=2;
5
DC电源插座
P1
1
下载头
JTAG1
PCB电路板
1
实验步骤:1,学习keil软件编写程序2、焊接电路板3、运行调试
超声波测距程序:
#include <AT89X52.H>
unsigned char code dispbitcode[]={0x31,0x32,0x34,0x38,0x30,0x30,0x30,0x30};
{
M1=1;
M2=0;
temp1=11;
shuig=0;
shuid=0;
LB=0;
}
}
else if (LA==0)
{
delay10ms();
if(LA==0)
{
M1=1;
M2=0;
temp1=0;
shuid=1;
shuig=0;
LB=0;
}
}
}
}
void t0(void) interrupt 1 using 0
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