杨帅涛超声波测距仪
高精度超声波测距系统设计
高精度超声波测距系统设计康雅萍;刘震宇;郭鑫;张立【摘要】在市场普遍使用的超声波测距系统的基础上,针对普遍存在的缺陷,从硬件和软件两方面对超声波测距系统进行了改进.在超声波测距发射和接收部分分别创新性地使用了MAX232和双电压比较器,用于提高测量精度,减小盲区.为了排除环境因素对声速的影响,系统加入了声速校验功能.通过实验验证,本系统有效地减小了盲区,增大了量程,可测范围为2～400 cm,提高了测量精度,保证误差在2～6 mm 左右.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2010(027)003【总页数】4页(P61-64)【关键词】超声波;测距;温度校验;电压比较器【作者】康雅萍;刘震宇;郭鑫;张立【作者单位】北京林业大学理学院,北京,100083;北京林业大学理学院,北京,100083;北京林业大学理学院,北京,100083;北京林业大学理学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】TB51超声波测距是一种性价比较高的非接触测距方法。
超声波的指向性强,能量衰减慢,在介质中传播距离远,其回波容易被检测出来[1],被广泛应用于现代工业生产过程中,例如液位的测量、煤层的测厚、机器人定位、辅助视觉系统、车辆的定位与导航、汽车防撞雷达、井深及管道长度测量等方面。
然而,目前市场上一般的超声波测距系统,精度不高,缺少温湿度模块以修正声速,盲区较大(达 20 cm),有效量程短(低于3 m)。
在本文针对以上缺点而设计的超声波测距装置中,创新地加入了温度测量模块以修正声速,双电压比较器电路和特殊算法提高了测量精度,MAX232发射电路优化了超声波测距系统的性能。
1 硬件设计针对温度和超声波传播中的衰减对测量精度的影响,从硬件和软件两方面综合考虑,设计了如图1所示的超声波测距系统。
该系统选用超声传感器T R40-16,采用单片机产生40 kHz的方波,并通过MAX232的电压汞放大信号,驱动超声波传感器产生40 kHz的超声波。
一种新型超声波测距仪的设计与研究
一种新型超声波测距仪的设计与研究作者：王强王高亮来源：《智能计算机与应用》2017年第05期摘要：与其他测距方法相比，超声测距具有更大的优势和更广泛的应用前景。
本文详细阐述了一种基于AT89S51单片机的新型超声波测距方式。
超声波几乎不被光线、烟雾、电磁场等所干扰；此外，超声波换能器的内部构造比较简易、空间利用率高并且易小型化与集成化。
该系统着重设计单片机的硬件接线模块、超声波发射模块以及接收模块。
空气中的超声波传播速度对温度有一定的依赖性，因此，为进一步提升系统的测量精度，在此基础上设计了基于DS18B20的温度补偿电路，同时设计了WT588D智能语音提示电路和用来提示或者报警的蜂鸣器以此达到实际使用时方便快捷的目的，最后由显示电路显示。
文章最后通过实验仿真以及通过硬件进行测距实验验证了该系统具有良好的测量精度和抗干扰性的优点。
关键词：超声波测距； AT89S51单片机；超声波传感器； LED显示；智能语音提示中图分类号： TH761.2文献标志码： A[文章编号： 2095-2163（2017）05-0146-04Abstract： Compared with other ranging methods， ultrasonic ranging not only has more advantages， and also has more applications. This paper introduces a new type of ultrasonic ranging finder system based on MCU. The ultrasonic is hardly influenced by light， smoke， electromagnetic interference etc.； in addition， the ultrasonic sensor has exhibited such the following favorable performance as simple structure， small volume and easy miniaturization and integration. Based on the above， the ultrasonic is very suitable for noncontact measurement. The system design includes the hardware connection circuit of MCU controller， ultrasonic transmitting circuit and ultrasonic receiving circuit. The propagation velocity of ultrasonic wave in air has a certain dependence on temperature， therefore， in order to better improve the measurement accuracy of the system， the temperature compensation circuit based on DS18B20 temperature sensor is designed， and theWT588D intelligent voice prompt circuit is developed， and the buzzer for prompting or warning is adopted to actual use conveniently， furtherly visual results are given out by the display circuit. In the end， the system is proved to have good features of measurement accuracy and antijamming by the experiment simulation and the hardware ranging experiment.Keywords： ultrasonic ranging； AT89S51 MCU； ultrasonic sensor； LED display；intelligent voice prompt0引言近年来单片机控制和传感器技术快速发展，市场对这方面的要求也不断提高。
便携式超声波测距仪设计
Ｉ１ ． 系统工作原理 系统 中的超声 波测距传感器 是按照脉冲 回波方式工作 的。发送探头发出的超声脉冲波通过传播介质传播， 传播 在 途 中碰到障碍物后有一部分超声波就立 即反射 回来， 反射回
ａｎ ｃａ ｔ ｅ ｄ ｎ ａｋ ａｃ ｕｒ ｅ ｃ ａｔ ｍｅ ｕ ｍ ｔ． ａｓ ｒｅ ｅｎ
Ｋ ｙ ｒ ｓ： Ｕ ｔ ａ ｏ ｉ ； Ｓ ｎ ｏ ｓ ｅ ｗｏ ｄ ｌｒ ｓ ｎ ｃ ｅ ｓ ｒ ；Ａ ８ Ｓ ２；Ｄ ｓ ａ ｃ ｅ ｅ Ｔ９５ ｉｔ ｎ ｅＭ ｔ ｒ
０ 引言发射点距 障碍 物的 距离 Ｌ ，这就 是时 间差 测距
法， 测距公式 （） １如下：
Ｌ ：Ｉ ＣＴ
＿ ．
（） １
２
１２系统方案设计 ．
根据便携式测距仪的设计要求， 依据电子技术的发展情
基于超声波传感器的便携式测距仪， 其测距 的原理相对 比较简单， 测量数据的核心就是取得超声 波从发射到接 收所 经历的时间。
传统 的测距 方法在很多场 合已无法 满足人们的需求 ，
例 如在井深 、 液位 、 管道长度等场合， 传统的测距方法根本无 法完成测量 任务 。还有在很多要求实时测距的情 况下， 传统
摘
要 ： Ｔ９５ 以Ａ ８ Ｓ２单片机为核心 ， 文设计 了低成本、 携式、 本 便 可数字显示的测距仪 ， 利用超 声波测距原理 ， 实现距 离数
据的测量。该测距仪适应一般的工业测量 ， 具有灵敏度高、 测量准确的特点。 关键词 ： 超声波； 传感器 ；Ｔ ９ ５ ； Ａ ８ Ｓ２ 测距 ；
（． １ 沈阳建筑大学信息与控制工程学 院，辽宁 沈 阳 １０ ６ ；２ 沈阳建筑大学理学 院，辽宁 沈 阳 １ １８ ．
一种可外部设置数值并具有报警功能的超声波测距仪[实用新型专利]
![一种可外部设置数值并具有报警功能的超声波测距仪[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/31fb11c3cfc789eb162dc8e0.png)
专利名称：一种可外部设置数值并具有报警功能的超声波测距仪
专利类型：实用新型专利
发明人：李海东,孔群
申请号：CN201320546916.8
申请日：20130904
公开号：CN203480024U
公开日：
20140312
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供一种可外部设置数值并具有报警功能的超声波测距仪，包括AT89S52单片机，安装在单片机上的超声波收发模块、驱动模块、LED显示、DS18B20数字温度传感器、开机键，以及与超声波收发模块相连的超声波探头，与驱动模块相连的扬声器，其特征在于在AT89S52单片机上连接有测量键、参数设定键、增加键、减少键、参数设定/测量切换键，上述各按键与AT89S52单片机的I/O端口直接相连，通过相应的程序完成按键功能。
本实用新型通过外部设定报警值，并通过喇叭报警，在需要对测量数值超限报警的情况下，可以由外部按键设定报警值，具有使用灵活、方便等特点。
申请人：鞍钢集团矿业公司
地址：114001 辽宁省鞍山市铁东区二一九路39号
国籍：CN
代理机构：鞍山贝尔专利代理有限公司
代理人：林治锦
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新型远距离超声测距系统设计
ｒ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｕ ｓ ｅ ｄ Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ａ ｓ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ， ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ｔ ｅ ｒ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ， ｔ ｉ ｍｅ— ｇ ａ ｉ ｎ
１ 测距 原 理 及 Ｔ ＯＦ测 量 算 法 脉 冲 回 波法 是 超 声 测 距 技 术 中最 常 用 的测 距 方 法 …， 其 工 作
超 声 测 距 系 统 由控 制 器 、 温 度补偿模块 、 发 射模 块 、 接 收 模 块、 超声波换能器 、 数据采集模块 、 数据 处 理 模 块 、 显 示 模 块 等组 成 。系 统 结 构 框 图 如 图 １ 所示 。
原 理 是 通 过 超声 传 感 器 发 射 若 干 超 声波 脉 冲 ， 然 后 接 收 从 前 方 障 碍 物 反 射 回来 的超 声 回波 脉 冲 ， 以确 定 超 声 脉 冲从 发 射 到 接 收 的
传播时间 Ｔ ＯＦ ， 即 可计 算 出 超 声传 感 器 和 障碍 物 之 间 的距 离 ｄ：
两个共 振频率 为 ２ ２ ｋ Ｈｚ的 超 声 波 换 能 器 分 别 作 为 发 射 端 和 接 收 端 。 单 片 机 发 出 的 超 声 波 脉 冲 电压 驱 动 信 号 经 过 超 声 波 换 能 器将电能转换为声能。 当 超 声 波 信号 遇 到 障碍 物 时 ， 返 回超 声 回 波信号 ， 超 声 换 能 器 将 声 能 转 换 为 电能 。 该 电 信 号 经 过 程控 增 益 放 大 电路 放 大 后 ，经 Ａ ／ Ｄ转 换 后 把 信 号 传 递 给 数据 处 理 模 块 ，
基于ATMEGA8的低成本超声波测距仪设计
路 来消除温度误差 ； 通过 对该 系统 进 行 的 实验 ， 验证 了方 法 的 正确 性 和 有 效 性 ， 能 够达 到 较 高 的测 量 精 度 。 并 。
式 中 ， 为实 际温 度 ； Ｃ的单 位 为 ｍｓ ／。
１ 超 声 波 测 距 基 本 原 理
超 声波测 量技 术 ， 是基 于蝙 蝠等 无 目视 能 力 的生
２ 超声波测距 系统设计
根据超声波的工作原理 ， 结合现场的使用需要 ， 设 计 了一种 低成 本 、 低功耗 的超声 波测 距 系 统 。超声 以上的机械波） 借助空气媒质传播， 通过遇到障碍物反 波测距 系统 框 图如 图 ２所 示 。 射 回来 的时间 间隔长短 ， 被反射超声 波 的强弱 ， 及 判断
上其具有 的高精度 、 无损 、 非接触 等优 点 ， 超声 的应 用 变 得 越 来越 普 及 。 目前 ，已经广 泛 应用 在 机械 制
造、 电子冶 金 、 海 、 空 、 航 、 油化 工 、 通 等工 航 航 宇ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ石 交
业领 域 。
图１ 超 声 波发 射 和 接收 时 差
目前 常用 的测 距 方式 ， 主要 有 雷达 测 距 、 外 测 红
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ０ ２１—５２
作者简介 ： 红梅（ ９ ５ ）女 ， 许 １７ 一 ， 山东垦利人 ， 工程师 ， 大专学历 ， 主要从事电力系统 自动化 和电力调度等方面 的管理和科研 工作 。
基于300kHz超声波换能器的高精度测距装置
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ４ １ ０ ０ ７ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｌ ｔ ｈ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ａ ｌ ｏ ｔ ｏ ｆ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ， ｂ ｕ ｔ ｉ ｔ ｉ ｓ ｄ ｉ ｆ ｉ ｆ ｃ ｕ ｌ ｔ
ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ａ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｉ ｔ ｉ ｓ ｓ ｕ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｗ ｏ ｒ ｋ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ． Ａ ｔ ｆ ｅ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ３ ０ ０ ｋ Ｈ ｚ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ
达到 １ ６ ＭＨ ｚ ， 以提 高系统计 时精度 ， 并采用 Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０作为温度补偿 测量器件设 计 了一款 测距装置 。此 外 ， 文 中提 出了一 种按 回波脉宽估算 回波滞后 时间的方法， 该方法测量和计算均很方便 ， 可在不增加过 多硬件和软件开销的情 况下 ， 提 高测
一种带记忆翻查功能的超声波测距仪设计
Abstract The range finder has comprehensive function memory function can record the last four measurement
results and can check the results three times before the key flip. It has corresponding indicator lights when
subordinate enterprises. The original capital management has some problems. In order to accelerate the construction of
modern enterprise system the Group set up a fund management center in the planning and finance department to
测距、数据翻查、参数设置等功能时,分别有 L1、L2、
L3 指示灯来指示工作,供用户直接判别。
5 结语
本系统功能全面,具有记忆功能,可以查询和记
录最近 4 次测量结果,对测量者做出正确的判断提供
依据,还具有盲区参数设置功能,利用盲区值来校准
DAC 输出电压,用户可根据 DAC 电压校准输出来判
片 CX20106A 上,该芯片对反射波进行放大、限幅、带
通滤波、峰值检波、整形、比较等,最后该芯片的 N - B1
引脚输出低电平加到单片机的 P1. 1 引脚,并且立即
停止 T0 计时,一次完整的测距过程结束。 利用定时
器 T0 换算出超声波从发射到接收的时间 t,声波在空
光电式照相机测距精度测量装置简介
光电式照相机测距精度测量装置简介
荆兆伦;董耀武
【期刊名称】《现代照相机》
【年(卷),期】1989(000)003
【总页数】3页(P13-15)
【作者】荆兆伦;董耀武
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TB852.103
【相关文献】
1.确定照相机测距精度的光电式测量装置 [J], 荆兆伦;董耀武
2.数控机床直线定位精度测量中激光测距仪镜头的快速调整 [J], 宋巧莲
3.光电式照相机测距精度的测量装置 [J], 荆兆伦;董耀武
4.超声波测距装置的研制简介 [J], 杨亿希;肖博;苏宇
5.基于伪码测距高度表实现高精度测量的方法 [J], 刘保利;何孟良;肖旭
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超声波接收电路
接收部分电路上要由CX20106集成电路、超声波换能 器以及少许的外围器件构成：CX20106本来是红外线 检波接收芯片，但是超声波的40KHz和其频率非常相 近，事实上CX20106能够用于超声波接收电路。
五、超声波测距系统设计
软件设计运用模块化程序设计 思想，对不同功能的程序进行 分别编程。 软件设计的思路是：首先进行 系统初始化，显示欢迎信息， 接着读取DS18B20并计算 speed，然后发射脉冲，计时 以及计算相应的距离，并将距 离和温度显示在LCD上。
超声波测距仪设计
答辩人：杨帅涛 班 级：08普本电信1班 导 师：李文方
答辩提纲
课题背景 超声波测距原理
课题总体设计思想
总电路图
超声波测距系统设计
结论
一、课题背景
在一些特殊的环境内，例如易腐蚀的环境、 液面测距，基于传统的测距方法中存在着 不可逾越的困难。
二、超声波测距原理
超声波发射器向某一方向发射超声波，途中碰到 障碍物就立即返回来被超声波接收器。假设发射 超声波与接收超声波的时间间隔t，超声波在空气 中的速度为v。S=vt／2
三、课题总体设计思想
课题设计包括硬件和软件两 部分。硬件包括AT89S52单 片机最小系统，超声波发射 电路与接收电路、温度检测 电路、 显示电路等部分；
软件部分包括系统初始化模 块、超声波驱动及信号处理 模块、键盘及显模块等，软 件采用模块化设计思想。
四、总电路图
S1 P1 0 S2 P1 1 S3 P1 2 P1 0 P1 1 P1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 12 13 RST 14 15 X1 X2 RST X2 1 2 MH Z C1 2 30pF C1 3 30pF 10 11 20 18 19 9 P1 .0 P1 .0 P1 .2 P1 .3 P1 .4 P1 .5 P1 .6 P1 .7 P3 .2 / IN T0 P3 .3 / IN T1 P3 .4 / T0 P3 .5 / T1 X2 X1 RST P3 .0 / RXD P3 .1 / TXD GND VCC P0 .0 P0 .1 P0 .2 P0 .3 P0 .4 P0 .5 P0 .6 P0 .7 P2 .0 P2 .1 P2 .2 P2 .3 P2 .4 P2 .5 P2 .6 P2 .7 P3 .7 / RD P3 .6 / W R EA ALE PSEN U5 VCC 40 3 9 P0 0 3 8 P0 1 3 7 P0 2 3 6 P0 3 3 5 P0 4 3 4 P0 5 3 3 P0 6 3 2 P0 7 21 22 23 24 25 26 27 28 P2 0 P2 1 P2 2 P2 3 P2 4 P2 5 P2 6 P2 7 RP2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10K VCC J4 VCC 1 2 3 P2 7 4 P2 6 5 1 0 K P2 5 6 P0 0 7 P0 1 8 P0 2 9 P0 3 1 0 P0 4 1 1 P0 5 1 2 P0 6 1 3 P0 7 1 4 15 VCC 16 R5
六、结论
在熟悉了超声波的传播特性及超声波传感器的结 构、工作方式等问题后，选用了T/R40-6型超声波 传感器，设计并制作完成了超声波测距系统的硬 件部分，编制了相应的运行软件，进行了调试和 试运行，结果还是令人满意的。 本次设计仅仅是个开始，要研制功能更强、测量 精度更高的超声波测距系统还需要解决很多问题， 如精度问题等。 由于时间和能力有限，课题所研究难免存在不足 之处，各位老师批评指正。
主 控
P2 4
4 .7 K
检 测 温 度 电 路
J3 P2 1 2 1 POW ER 2 1 U4 1
超 声 波 模 块
VCC Vo u t 3 C1 1 104 C9 470uF
7805 Vi n
C8 C1 0 470uF 104
电 源 电 路
2
报 警 电 路
GN D
超声波发射电路
超声波发射电路由非门芯片74F04、瓷片电 容C8、C7和超声波换能器UCM40T组成
键 盘 电 路
VCC C1 4 10uF R8 10K
排 阻Байду номын сангаас
1602A
复 位 电 路
X2 X1
17 1 6 VCC 31 30 29 8 9 S5 2 R7 VCC U6 1 2 3 DS1 8 B2 0
显 示 电 路
VCC P2 2 P2 3 J5 4 3 2 1
时 钟 电 路
VCC Q2 R6 B2 8550
谢谢