经过验证的超声波测距电路图
超声波,发生电路分析
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LM1812
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）。
超声波测距仪硬件电路的设计
第三章超声波测距仪硬件电路的设计3.1 超声波测距仪硬件电路硬件电路可分为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。
3.1.1 单片机系统及显示电路本系统采用AT89S52来实现对超声波传感器的控制。
单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。
计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。
超声波测距的硬件示意图如图3所示：单片机采用89S52或其兼容系列。
采用12MHz高精度的晶振，已获得较稳定的时钟频率，减少测量误差。
单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40KHz的方波信号，利用外中断0口检测超声波接收电路输出的返回信号。
3.1.2 显示的输出显示的种类很多，从液晶显示、发光二极管显示到CRT显示器等，都可以与微机连接。
其中单片机应用系统最常用的显示是发光二极管数码显示器（简称LED显示器）。
液晶显示器简LCD。
LED显示器价廉，配置灵活，与单片接口方便，LCD可显示图形，但接口较复杂成本也较高。
该电路使用7段LED构成字型“8”，另外还有一个发光二极管显示符号及小数点。
这种显示器分共阳极和共阴极两种。
这里采用共阳极LED显示块的发光二极管阳极共接，如下图3-1所示，当某个发光二极管的阴极为低电平时，该发光二极管亮。
它的管脚配置如下图3-2所示。
VCC图3-1图3-2实际上要显示各种数字和字符，只需在各段二极管的阴极上加不同的电平，就可以得到不同的代码。
这些用来控制LED显示的不同电平代码称为字段码（也称段选码）。
如下表为七段LED的段选码。
表3-1 七段LED的段选码显示字符共阳极段选码dp gfedcba 显示字符共阳极段选码dp gfedcbaC0HA 88H1F9HB 83H2A4HC C6H3B0HD A1H499HE 86H592HF 8EH682HP 8CH7F8Hy 91H880H8. 00H990H“灭” FFH本系统显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，位码用PNP三极管8550驱动。
使用TA8141S做超声测距的应用电路
还没执行完之前，又会有下一个中断产生。所以，单片将会产生一个错误频率
的信号。往往这个错误的频率会比预期的值偏低。比如程序原本要产生一个
40KHz 的信号。实际单片机只能产生一个 20KHz 左右的信号。（金聚宝电子提供
的程序仅供参考）
40KHz 的信号可以用一个汇编语言子程序来产生。程序如下：
NAME CS_T ? PR? CS_T? CS_T SEGMENT CODE
PUBLIC CS_T
RSEG ?PR?CS_T?CS_T
CS_T:
PUSH ACC
MOV TH0, #00H MOV TL0, #00H
MOV A, #4D
SETB TR0
CST_1:
CPL P1.0
郑州火车站中州商场 3 楼北厅 3438 号 电话:0371--66987238 13733178417 QQ:308894904 电子信箱: saxmcu@
郑州金聚宝电子科技有限公司
发射电路 下图是使用 ＴＡ８１４１Ｓ 作为超声波接收处理的典型电路，供参考。（当 ＴＡ８１４１Ｓ 接收到 ４０ＫＨｚ 的信号时，会在第 ８ 脚产生一个低电平下降脉冲，这个信 号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入）
大量提供 ＴＡ８１４１Ｓ 芯片：３ 元／只
郑州金聚宝电子科技有限公司
郑州火车站中州商场 ３ 楼北厅 ３４３８ 号 电话：０３７１－－６６９８７２３８ １３７３３１７８４１７ ＱＱ：３０８８９４９０４ 电子信箱： ｓａｘｍｃｕ＠１２６．ｃｏｍ
郑州火车站中州商场 3 楼北厅 3438 号 电话:0371--66987238 13733178417 QQ:308894904 电子信箱: saxmcu@
超声波测距电路图及程序
//#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;}。
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。
自制不用单片机的超声波测距仪电路
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
【图】T/R-40系列通用型超声波发射/接收传感器电路图超声波遥控 电路图 维库电子市场网
从555的3脚输出的40kHz的振荡脉冲驱动T-40-16工作，使之发射出40kHz的超声波信号。电路工作电压为9V，工作电流为40～45mA,控制距离大于8m。
双稳态超声波接收电路
file:///C|/Documents and Settings/Administrator/桌面/【图】T-R-40系列通用型超声波发射-接收传感器电路图超声波遥控 电路图 维库电子市场网.htm（第 3／4 页）2008-9-30 10:14:39
【图】T/R-40系列通用型超声波发射/接收传感器电路图超声波遥控 电路图 维库电子市场网
分立元件构成的超声波发射电路 T/R-40-16便可发射出一串40kHz的超声波信号。此电路工作电压9V，工作电流25mA，控制距离可达8m。
555构成的超声波发射电路
file:///C|/Documents and Settings/Administrator/桌面/【图】T-R-40系列通用型超声波发射-接收传感器电路图超声波遥控 电路图 维库电子市场网.htm（第 2／4 页）2008-9-30 10:14:39
file:///C|/Documents and Settings/Administrator/桌面/【图】T-R-40系列通用型超声波发射-接收传感器电路图超声波遥控 电路图 维库电子市场网.htm（第 4／4 页）2008-9-30 10:14:39
【图】T/R-40系列通用型超声波发射/接收传感器电路图超声波遥控 电路图 维库电子市场网
通用型超声波接收电路
关于我们 | 服务项目 | 付款方式 | 广告服务 | 联系我们 | 友情链接 | 投诉 建议 合作 | 网站地图 | 加入收藏 | 公司库
© 2008 维库电子市场网 经营许可证编号：浙B2-20050339 法律声明
T/R-40系列通用型超声波发射/接收传感器电路图
相关元件PDF下载：
LM555 LM324 T/R-40系列超声波传感器是利用压电效应工作的传感器，通常我们又称之为换能器。此类传感器最适用于防盗报警和遥控使用。
T/R-40-XX系列超声波传感器外形、尺寸及电路符号
file:///C|/Documents and Settings/Administrator/桌面/【图】T-R-40系列通用型超声波发射-接收传感器电路图超声波遥控 电路图 维库电子市场网.htm（第 1／4 页）2008-9-30 10:14:39
【图】T/R-40系列通用型超声波发射/接收传感器电路图超声波遥控 电路图 维库电子市场网
首页 | 行业黑名单 | 委托交易 | 帮助 | English
IC 非IC 电子资讯技术资料电子论坛
IC供应 IC求购 非IC供应 非IC求购 电子资讯 技术资料 商人论坛
请输入搜索关键词！ 技术文章 F资料 IC价格 引脚说明 作者 首页 > 技术资料 > 超声波遥控 主题 电路图 内容 IC替换 IC厂商 电子辞典