超声波测距ppt
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超声波测距精讲.pptx
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超声波发射电路模块
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发射模块工作原理
发射电路主要由反向器74LS04和超声波发射换能器T组成， 单片机P1.0端口输出的40 KHz方波信号一路经反向器后送 到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到 超声波华能器的另一个电极。用这种推挽形式将方波信号 加到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。输 出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻 R10,R11一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动 能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短 其自由振荡的时间。
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超声波发生子程序和接收中断程序
用单片机编程产生40kHz 方波，可用延时程序和循环语句实现。先定 义一个延时函数delays()，然后可用for 语句循环，并且循环一次同 时改变方波输出口的电平高低，从而产生方波。部分程序如下： void delays() {} //延时函数 void main() {for(a=0；a<200；a++) //产生100 个40KHz 的方波 {P36=!P36； //每循环一次，输出引脚取反 delays() ； } }
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超声波信号的检测与处理
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单片机系统及显示电路模块
第6页/共18页
显示模块工作原理
单片机采用AT89C51，采用12MHz高精度的晶振， 以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。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口监测超声波接收电路输出的 返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED 数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管 8550驱动。
超声波发射电路模块
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发射模块工作原理
发射电路主要由反向器74LS04和超声波发射换能器T组成， 单片机P1.0端口输出的40 KHz方波信号一路经反向器后送 到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到 超声波华能器的另一个电极。用这种推挽形式将方波信号 加到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。输 出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻 R10,R11一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动 能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短 其自由振荡的时间。
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超声波发生子程序和接收中断程序
用单片机编程产生40kHz 方波，可用延时程序和循环语句实现。先定 义一个延时函数delays()，然后可用for 语句循环，并且循环一次同 时改变方波输出口的电平高低，从而产生方波。部分程序如下： void delays() {} //延时函数 void main() {for(a=0；a<200；a++) //产生100 个40KHz 的方波 {P36=!P36； //每循环一次，输出引脚取反 delays() ； } }
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超声波信号的检测与处理
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单片机系统及显示电路模块
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显示模块工作原理
单片机采用AT89C51，采用12MHz高精度的晶振， 以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。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口监测超声波接收电路输出的 返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED 数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管 8550驱动。
超声波测距—发射部分11y
基于555的超声波发射电路
振荡电路部分 9V
TH=0.7（R1+R2）C1 *****
TL=0.7* R2*C1 *******
T= 0.7（R1+2R2）C1 *******
第2讲 超声波测距仪的设计与调试——发射部分
基于555的超声波发射电路
9V Control
f= 1.44/[（R3+2R4+2VR1） C1]
=40KHz VR1= ？？
IC2组成超声波载波信号发生器。载波信号频率 40kHz，占空比约50％的脉冲。由IC1输出的脉冲信号控 制载波。
第2讲 超声波测距仪的设计与调试——发射部分
555时基电路基本特性
引脚 低触发端 高触发端 强制复位端 输出端（3脚） 放电端（7脚） （2脚） （6脚） （4脚）
问题：左图的驱动方式是否合理，它与前续推荐的电路 图有何不同？
CD4049 U5C
CD4049 U5B
ULT1
40KH_SEND
第2讲 超声波测距仪的设计与调试——发射部分
实训2：超声波发射电路的制作与调试
➢ 实训目的： 1. 理解555振荡电路的工作原理和调试技巧。 2. 理解CD4049驱动电路的工作原理。 ➢ 实训条件：
即：s=340·t/2，这就是所谓的时间差测距法。
第2讲 超声波测距仪的设计与调试——发射部分
超声波测距仪的总体设计方案
键盘控制
发射电路
输
中央
振荡电路
驱动电路
超声波发射头
出
控制
报
处理
警
单元
波形变换
选频放大
超声波接收头
执行单元
显示
控制部分
振荡电路部分 9V
TH=0.7（R1+R2）C1 *****
TL=0.7* R2*C1 *******
T= 0.7（R1+2R2）C1 *******
第2讲 超声波测距仪的设计与调试——发射部分
基于555的超声波发射电路
9V Control
f= 1.44/[（R3+2R4+2VR1） C1]
=40KHz VR1= ？？
IC2组成超声波载波信号发生器。载波信号频率 40kHz，占空比约50％的脉冲。由IC1输出的脉冲信号控 制载波。
第2讲 超声波测距仪的设计与调试——发射部分
555时基电路基本特性
引脚 低触发端 高触发端 强制复位端 输出端（3脚） 放电端（7脚） （2脚） （6脚） （4脚）
问题：左图的驱动方式是否合理，它与前续推荐的电路 图有何不同？
CD4049 U5C
CD4049 U5B
ULT1
40KH_SEND
第2讲 超声波测距仪的设计与调试——发射部分
实训2：超声波发射电路的制作与调试
➢ 实训目的： 1. 理解555振荡电路的工作原理和调试技巧。 2. 理解CD4049驱动电路的工作原理。 ➢ 实训条件：
即：s=340·t/2，这就是所谓的时间差测距法。
第2讲 超声波测距仪的设计与调试——发射部分
超声波测距仪的总体设计方案
键盘控制
发射电路
输
中央
振荡电路
驱动电路
超声波发射头
出
控制
报
处理
警
单元
波形变换
选频放大
超声波接收头
执行单元
显示
控制部分
高精度超声波测距仪的设计和实现答辩PPT培训课件
总结词
稳定性是衡量测距仪在长时间内保持稳定性能的能力。
详细描述
在稳定性测试中，需要对测距仪进行长时间持续测量，观察其测量结果的变化情况。同时，需要考虑 环境温度、湿度等环境因素对稳定性的影响。
可靠性分析
总结词
可靠性是衡量测距仪在各种工作条件下 能够正常工作的能力。
VSБайду номын сангаас
详细描述
在可靠性分析中，需要考虑测距仪的故障 率、平均无故障工作时间等指标。同时， 需要分析测距仪的工作环境、工作方式等 因素对其可靠性的影响。
工具选择
在工具选择上，我们采用了业界领先 的超声波传感器、信号处理芯片和编 程语言，以确保测距仪的性能和稳定 性。
实现细节
硬件设计
详细介绍了测距仪的硬件结构， 包括超声波传感器的布局、信号 处理电路的设计以及整体结构优 化。
软件编程
阐述了测距仪的软件实现过程， 包括超声波信号的采集、处理、 分析和显示等功能的代码实现。
硬件设计优化
通过优化硬件设计，如采用高性能的传感器和电路 ，提高测距仪的稳定性和可靠性。
优化软件算法
采用高效的软件算法，如快速傅里叶变换 （FFT）等，以提高测距仪的响应速度。
06
结论与展望
工作总结
项目背景和目标
介绍了高精度超声波测距仪项目的背景和目标，包括测量距离的精度要求、应用 场景等。
工作总结
技术升级和改进 探讨了高精度超声波测距仪在技术层 面上的升级和改进方向，如提高测量
精度、减小体积等。
应用领域拓展
分析了高精度超声波测距仪在更多领 域的应用前景，如机器人定位、无人 机避障等。
团队合作与交流
强调了团队合作和交流对于项目发展 的重要性，计划在未来加强团队建设 和对外合作。
稳定性是衡量测距仪在长时间内保持稳定性能的能力。
详细描述
在稳定性测试中，需要对测距仪进行长时间持续测量，观察其测量结果的变化情况。同时，需要考虑 环境温度、湿度等环境因素对稳定性的影响。
可靠性分析
总结词
可靠性是衡量测距仪在各种工作条件下 能够正常工作的能力。
VSБайду номын сангаас
详细描述
在可靠性分析中，需要考虑测距仪的故障 率、平均无故障工作时间等指标。同时， 需要分析测距仪的工作环境、工作方式等 因素对其可靠性的影响。
工具选择
在工具选择上，我们采用了业界领先 的超声波传感器、信号处理芯片和编 程语言，以确保测距仪的性能和稳定 性。
实现细节
硬件设计
详细介绍了测距仪的硬件结构， 包括超声波传感器的布局、信号 处理电路的设计以及整体结构优 化。
软件编程
阐述了测距仪的软件实现过程， 包括超声波信号的采集、处理、 分析和显示等功能的代码实现。
硬件设计优化
通过优化硬件设计，如采用高性能的传感器和电路 ，提高测距仪的稳定性和可靠性。
优化软件算法
采用高效的软件算法，如快速傅里叶变换 （FFT）等，以提高测距仪的响应速度。
06
结论与展望
工作总结
项目背景和目标
介绍了高精度超声波测距仪项目的背景和目标，包括测量距离的精度要求、应用 场景等。
工作总结
技术升级和改进 探讨了高精度超声波测距仪在技术层 面上的升级和改进方向，如提高测量
精度、减小体积等。
应用领域拓展
分析了高精度超声波测距仪在更多领 域的应用前景，如机器人定位、无人 机避障等。
团队合作与交流
强调了团队合作和交流对于项目发展 的重要性，计划在未来加强团队建设 和对外合作。
说课课件超声波传感器测距探究.pptx
过程与方法
１、养成利用信息技术平台进行自主学习的习惯； ２、在测距实验及成果展示中体验合作学习的优势； ３、在发现问题—分析问题—解决问题的过程中，学会探究学习；
情感与价值观
1、增强健康的坐姿意识； 2、建立合作、探究、分享的意识。
教学分析 教学重难点
重点
1、超声波传感器连接方法及测量结果观察方法。 2、用”如果……那么……否则……”模块编写程序， 启动信号，提醒坐姿；
情感方面
对创客工具本身的好奇心刚刚建立，需要特定的情境来激发持续的学习兴趣
能力方面
学生能从坐姿现象中发现问题，但分析问题比较片面，探究能力也存在个体差异， 需要同伴互助
教学分析 教学目标
知识与技能
1、学会连接超声波传感器到ARDUINO板对应端口，学会观察测量结果； 2、能说出超声波无效反射路径对测量结果的影响及改进措施； 3、学会应用AS-block的选择控制模块进行编程；
教学过程·小组探究
任务：连接端口，观察距离 方法： １、学案指导； ２、动手连接“玩中学”；
连接端口 观察距离
分析原理 改进测量
学习编程 启动信号
教学过程·小组探究
任务：连接端口，观察距离 方法： ３、借小猫角色 “说‘距离’” ４、小组合作，活动积分评价； ５、填写数据，平台收集；
连接端口 观察距离
目录
CATALOG
01
02
03
04
教学分析
Teaching Anlysis
教学策略
Teaching Design
教学过程
Teaching Process
教学反思
Teaching Refletion
教学分析
项目分析 学情分析 教学目标 教学重点 教学难点
超声波测距 演示文稿 (2) 共25页PPT资料
超声在许多领域内比可听 声的用途更加广泛，是基于 以下凡个原因
1.具有方向性，超声波的频 率越高，则方向性越强。
2.在无损探伤、水下声纳系 统、超声测距系统中方向性
超声波测速原理
测量距离的方法有很多种，短距离的可以 用尺，远距离的有激光测距等，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12M晶 振，所以此系统的测量精度理论上可以达 到毫米级。
J4 CON1
1
J1
U1
8 9C 51
8 7 6 5 4 3 2 1
1P1.0 2 3 4 5 6 7 8
P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17
J6 CON8 /K1E3Y
1
INT01 2
INT1/P 3 3 INT0/P 3 2
CON1
15 14
T1/P 3 5 T0/P 3 4
以下主要对发送电路、接收电路、显示电路与键盘的 接口电路的单片机管脚分配进行分析。
设计中我们使用1602C液晶来显示距离的数据变化、。 试验中我们选择MCU的I/O口P0和P2作为数码管的控 制端口。另外在发送电路和接收电路中采用CPU的11 管脚作为数据发送端和CPU的10管脚作为接收端。 EA（第31脚）为访问外部/内部程序内存选通信号。 由于程序量不大，利用89C51片内的4K程序内存足够， 不必使用外部内存，因此，EA接+5V。
二 调试开发环境 keil c51编译环境 单片机开发板
三 分析与设计
单片机电路原理分析 单片机电路在其中起决定性的中枢控制作用。 它首先负责对接收器接收到来自超声波接 受系统发来的数据，进行处理并且送入显 示电路。其次负责超声波发射器的发送控 制，此外单片机还负责对键盘的管理，实 现人机交互控制。
超声波测距精选PPT演示文稿
19
距离计算
距离计算公式： D=S/2=(V×t)/2
20
开始
系统初始化 发送超声波 等待发射超声波
计算距离 显示结果
21
重新开始
初始化
超声测距器单片机程序
/*--------------------------------------
MCU AT89C51 XAL 12MHz
--------------------------------------*/
❖ uchar tab2[]={0x01,0x02,0x04,0x08,};
❖ extern void cs_t(void);
❖ extern void delay(uint);
❖ data uchar dispram[5];
❖ void dΒιβλιοθήκη splay()❖ { int j;
❖ for(j=0;j<=3;j++)
❖ {P0=tab1[dispram[j]];
❖
P2=tab2[j];delay(2);
❖
}
❖
}
❖ data uchar testok;
22
主程序
❖ void main(void) ❖{ ❖ data uint i; ❖ data ulong time; ❖ P0 = 0xff; /*初始化*/ ❖ P2 = 0xff; ❖ TMOD = 0x11; /*工作方式选择*/ ❖ IE = 0x80; /*CPU开中断*/ ❖ while (1) ❖{ ❖ cs_t(); /*产生 40KHz的方波*/ ❖ delay(1); ❖ testok = 0; ❖ EX0 = 1; /*开外部中断0 */ ❖ ET0 = 1; /*开定时/计数器0 */ ❖ while(!testok) display(); ❖
距离计算
距离计算公式： D=S/2=(V×t)/2
20
开始
系统初始化 发送超声波 等待发射超声波
计算距离 显示结果
21
重新开始
初始化
超声测距器单片机程序
/*--------------------------------------
MCU AT89C51 XAL 12MHz
--------------------------------------*/
❖ uchar tab2[]={0x01,0x02,0x04,0x08,};
❖ extern void cs_t(void);
❖ extern void delay(uint);
❖ data uchar dispram[5];
❖ void dΒιβλιοθήκη splay()❖ { int j;
❖ for(j=0;j<=3;j++)
❖ {P0=tab1[dispram[j]];
❖
P2=tab2[j];delay(2);
❖
}
❖
}
❖ data uchar testok;
22
主程序
❖ void main(void) ❖{ ❖ data uint i; ❖ data ulong time; ❖ P0 = 0xff; /*初始化*/ ❖ P2 = 0xff; ❖ TMOD = 0x11; /*工作方式选择*/ ❖ IE = 0x80; /*CPU开中断*/ ❖ while (1) ❖{ ❖ cs_t(); /*产生 40KHz的方波*/ ❖ delay(1); ❖ testok = 0; ❖ EX0 = 1; /*开外部中断0 */ ❖ ET0 = 1; /*开定时/计数器0 */ ❖ while(!testok) display(); ❖
超声波测距仪设计本科毕设PPT
05 系统测试与优化
系统测试方案
01
02
03
测试环境
在室内和室外环境下分别 进行测试，以模拟实际应 用场景。
测试设备
使用高精度计时器和测距 仪作为参照设备，确保测 试结果的准确性。
测试方法
分别对测距仪的测距范围、 精度、响应速度等关键性 能指标进行测试。
系统测试结果
测距范围
在室内环境下，测距仪的最远测 距范围为10米，精度为±2厘米； 在室外环境下，最远测距范围为
超声波测距仪设计本科毕设
目录
• 引言 • 超声波测距原理 • 硬件设计 • 软件设计 • 系统测试与优化 • 结论与展望
01 引言
毕设背景
01
超声波测距技术在现代工业、医 疗、交通等领域有广泛应用，如 机器人避障、汽车倒车辅助、无 人机高度检测等。
02
随着技术的不断发展，超声波测 距仪在精度、稳定性、便携性等 方面仍有提升空间。
减小误差的方法
为了减小误差，可以采用高精度计时器和优化信号处理算法等方法。同 时，在实际应用中，需要注意环境温度对声速的影响，并进行适当的修 正。
03 硬件设计
超声波发射器设计
超声波发射器的作用
实际应用
超声波发射器是超声波测距仪中的重 要组成部分，负责产生超声波信号并 向外发射。
根据测距需求，选择合适的超声波频 率和功率，以确保测距精度和范围。
毕设目的
设计一款结构简单、 性能稳定、成本低廉 的超声波测距仪。
提高解决实际问题的 声波测距的基 本原理和实现方法。
毕设意义
为超声波测距技术的发展做出贡 献，推动相关领域的技术进步。
为本科生的实践能力和创新能力 培养提供支持，促进综合素质的
超声波雷达测距(ppt文档)
①设计出超声波测距仪的硬件结构电路； ②对设计的电路进行分析要求能够产生超声波，实现 超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体 间的距离； ③以数字的形式显示测量距离，用蜂鸣器实现报警功 能。
三、系统整体方案的设计
◆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。利用超声波检测 距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精 度方面也能达到工业生产等自动化的使用要求。
解决汽车的倒车难问题目前有两种思路：一是寄希望 于汽车自动驾驶技术及其配套设施的日益成熟；二是采用 简单的汽车倒车预警系统 。
本次设计的汽车倒车系统属于第二种思路。
一、系统设计的背景及意义
◆系统设计的意义 ①将倒车自动化从被动防撞引向智能控制方向发展； ②体现了“以人为本”的驾驶理念； ③安全可靠的防碰撞预警； ④这一方案建立在安装小组件的基础上。 汽车倒车雷达预警系统的运用可极大地减轻驾驶者的
四位共阳led数码管五系统的硬件设计超声波发射电路五系统的硬件设计超声波检测接受电路六系统软件的设计主程序流程图六系统软件的设计子程序流程图全文总结在设计倒车雷达的硬件设计课题时通过查阅书籍搜集图书馆资料和老师的指导与生活中对超声波的工作原理的观察研究相结合基本完成了课题的要求
论文题目:倒车雷达系统 的硬件设计
五、系统的硬件设计
◆超声波发射电路
五、系统的硬件设计
◆超声波检测接受电路
六、系统软件的设计
◆主程序流程图
六、系统软件的设计
◆子程序流程图
全文总结
◆ 在设计倒车雷达的硬件设计课题时，通过查阅书籍、搜集 图书馆资料和老师的指导，与生活中对超声波的工作原理 的观察研究相结合，基本完成了课题的要求。但是，由于 设计理论的基础尚浅，对课题的研究经验还不够成熟，使 得在技术的解决与应用上显得粗糙了一些，在某些技术关 键上的叙述不能达到详细、精辟。
三、系统整体方案的设计
◆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。利用超声波检测 距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精 度方面也能达到工业生产等自动化的使用要求。
解决汽车的倒车难问题目前有两种思路：一是寄希望 于汽车自动驾驶技术及其配套设施的日益成熟；二是采用 简单的汽车倒车预警系统 。
本次设计的汽车倒车系统属于第二种思路。
一、系统设计的背景及意义
◆系统设计的意义 ①将倒车自动化从被动防撞引向智能控制方向发展； ②体现了“以人为本”的驾驶理念； ③安全可靠的防碰撞预警； ④这一方案建立在安装小组件的基础上。 汽车倒车雷达预警系统的运用可极大地减轻驾驶者的
四位共阳led数码管五系统的硬件设计超声波发射电路五系统的硬件设计超声波检测接受电路六系统软件的设计主程序流程图六系统软件的设计子程序流程图全文总结在设计倒车雷达的硬件设计课题时通过查阅书籍搜集图书馆资料和老师的指导与生活中对超声波的工作原理的观察研究相结合基本完成了课题的要求
论文题目:倒车雷达系统 的硬件设计
五、系统的硬件设计
◆超声波发射电路
五、系统的硬件设计
◆超声波检测接受电路
六、系统软件的设计
◆主程序流程图
六、系统软件的设计
◆子程序流程图
全文总结
◆ 在设计倒车雷达的硬件设计课题时，通过查阅书籍、搜集 图书馆资料和老师的指导，与生活中对超声波的工作原理 的观察研究相结合，基本完成了课题的要求。但是，由于 设计理论的基础尚浅，对课题的研究经验还不够成熟，使 得在技术的解决与应用上显得粗糙了一些，在某些技术关 键上的叙述不能达到详细、精辟。
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温度有着直接的关系，本文采用DS18B20温度传感器，对外界温度进行测量，并在软件中
实现温度补偿。
❖
DXP 2004简介
❖ DXP 2004，它是完全一体化电子产品开发系统的 一个新版本，也是业界第一款也是唯一一种完整的 板级设计解决方案。 DXP 2004是业界首例将设计 流程、集成化PCB 设计、可编程器件（如 FPGA） 设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合 在一起的产品，一种同时进行PCB和FPGA设计以 及嵌入式设计的解决方案，具有将设计方案从概念 转变为最终成品所需的全部功能。
VCC 21 1 P 管 极 二 光 LED1发 R 1R40 VCC 5 4.7KR 0 4 5 Q 5 8 6 6 4 4.7KR 8 0 3 8 5 Q 5 8 3 4.7KR 9 9 2 0 Q 5 5 8 2 2 1 4.7KR 2 1 p 0 abcdefgd 1 vcc 5 QDIG1 5 8 10 742153 e 11 i Rj 12 VCC 2 7 R22R23R21R25R24R26R27 R28 4 K 1 9 R10 4 8 C K 5 1 7 Ucx20106a F R11 p 0.056UF 6 0 7 3 5 3C a Tf 1 4 56 K 12 3 0 6 0 2 42 C R12 2 1 PMHDR1X9 38 2 7 VCC VCC 3.3uF 12345678901023456789 22222222233433333333 VCC A E ALE VCC K PSEN 4.7K 0 R13 46 1 p2.0/A8p2.1/A9 0 R14p2.2/A10p2.3/A11p2.4/A12p2.5/A13p2.6/A14p2.7/A15 p0.7/AD7p0.6/AD6p0.5/AD5p0.4/AD4p0.3/AD3p0.2/AD2p0.1/AD1p0.0/AD01 VCC F 5 u 1C D U4BSN74LS04NU4CSN74LS04N N U4ESN74LS04N 35 XTAL1p1.0p1.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.7RSTp3.0/RXDp3.1/TXDp3.2/INT0p3.3/INT1p3.4/T0p3.5/T1p3.6/WRp3.7/RDXTAL2G 1 uat89c51 1 1 123456789 90123456780 11111111112 f p 3 0 3C 234 SSW-PBSSW-PBSSW-PB 228 VCC 1 f Y p 2 0 3C 1 U4ASN74LS04NU4DSN74LS04N 19 F u 1 0 1C 1 SSW-PB
超声波测距系统设计框图
控制系统的组成
1.控制系统主要由微处理器（ATMEL公司的 AT89C51单片机）
2.时钟电路（采用12MHz的无源晶体振荡器） 3.直流电源（直流5V的电源） 4.显示器件（四位数码管显示）
12 5 P VCC 2 1 D 1 R26 VCC
超声波系统的电源电路
单片机系统及显示电路
主要内容
❖ 1.基于51单片机的超声波测距仪的设计背景 ❖ 2.超声波测距仪的功能介绍 ❖ 3.超声波测距仪的功能实现方法 ❖ 4.结束语 ❖ 5.致谢
超声波测距仪的设计背景
❖ 随着社会的发展，人们对距离或长度测量的 要求越来越高。超声波测距由于其能进行非 接触测量和相对较高的精度，越来越被人们 所重视。
超声波控制系统电路图
超声波电路印制板图
22
2 1
3 2 2 1
2 3 2
1 1
1 3 2 1
8
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定一时器能保证时间误差在1 mm的测量范围内。时间差值精度达到微秒级，就能保证测
距误差小于1 mm的误差。因此可忽略声速的传播误差。
❖ 超声波的传播速度主要受空气密度所的影响，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。温度与超声波的速度之间的近似公式为：
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式中：C0为零度时的声波速度332 m／s；T为实际温度(℃)。由此可见，测量精度与
单片机系统及显示电路
超声波接收电路
❖ 超声波接收部分采用集成芯片CX20106A，这是一款红外线 检波接收的专用芯片。内部电路由前置放大器、自动偏置电 平控制电路、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器和整形 输出电路组成。可以利用它作为超声波检测电路。
❖ 接收的回波信号先经过前置放大器和限幅放大器，将信 号调整到合适的幅值；再经过带通滤波器滤波得到有用信号， 滤除干扰信号；最后由峰值检波器和整形电路输出到锁相环 路，实现准确的计时。
❖ 单片机采用89S51或其兼容系列。采用 12MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟 频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输 出超声波转化器所需的40KHz方波信号，利 用外中断0口检测超声波接受电路输出的返回 信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED 数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP 三极管驱动。
vcc K 1 R10 K 1 R11 a Tf 12 46 0 1 U4BSN74LS04NU4CSN74LS04N U4ESN74LS04N 35 1 1 28 U4ASN74LS04NU4DSN74LS04N 19
超声波发射电路
系统方案分析与论证
❖ 影响精度的因素分析
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根据超声波测距式(1)可知测距的误差主要是由超声波的传播速度误差和测量距离传播
的时间误差引起的。
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对于时间误差主要由发送计时点和接收计时点准确性确定，为了能够提高计时点选择
的准确性，本文提出了对发射信号和加收信号通过校正的方式来实现准确计时。此外，当
要求测距误差小于1 mm时，假定超声波速度C=340 m／s(25℃室温)，使用的12 MHz晶体
作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，因此系统采用AT89S51的