具有实时语音播报的超声波测距测速仪
超声波测距仪计算公式
超声波测距仪计算公式超声波测距仪是一种常见的测距工具，它利用超声波的特性来测量距离。
超声波是一种机械波，它的频率高于人类听觉的上限，通常在20kHz到200kHz之间。
超声波测距仪通过发射超声波并测量其返回时间来计算距离。
在本文中，我们将介绍超声波测距仪的计算公式以及其应用。
超声波测距仪的原理。
超声波测距仪通常由发射器、接收器和控制电路组成。
当发射器发射超声波时，它会在目标物体上产生回声。
接收器会接收到这些回声，并测量超声波从发射到接收的时间间隔。
根据声波在空气中的传播速度，可以通过测量时间间隔来计算目标物体与超声波测距仪的距离。
超声波测距仪的计算公式。
超声波在空气中的传播速度约为343米/秒。
根据这个速度，可以使用以下公式来计算目标物体与超声波测距仪的距离：距离 = 传播速度×时间间隔 / 2。
在这个公式中，传播速度是超声波在空气中的传播速度，时间间隔是超声波从发射到接收的时间间隔。
公式中的除以2是因为超声波在空气中往返的距离需要除以2才是目标物体与超声波测距仪的实际距离。
超声波测距仪的应用。
超声波测距仪在工业、科研和日常生活中都有着广泛的应用。
在工业领域，超声波测距仪常用于测量物体的距离和位置，用于自动化生产线和机器人系统中。
在科研领域，超声波测距仪可以用于测量地震波的传播速度，从而研究地球内部的结构。
在日常生活中，超声波测距仪可以用于测量车辆的距离和速度，用于智能停车系统和车辆防撞系统中。
超声波测距仪的优缺点。
超声波测距仪具有测距精度高、测量范围广、反应速度快等优点。
然而，它也存在一些缺点，比如受环境因素影响大、测距精度受限于超声波的传播速度等。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的测距工具。
总结。
超声波测距仪是一种常见的测距工具，它利用超声波的特性来测量距离。
通过测量超声波的传播时间，可以使用特定的计算公式来计算目标物体与超声波测距仪的距离。
超声波测距仪在工业、科研和日常生活中都有着广泛的应用，但也存在一些优缺点需要注意。
(整理)历年安徽省电子设计大赛竞赛题目.
“美亚光电”杯安徽省第一届大学生电子设计竞赛题任意波形发生器（A题）一、任务设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形。
示意图如下：二、要求1、基本要求（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。
（2）用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形。
（3）具有波形存储功能。
（4）输出波形的频率范围为100 Hz ～ 20 kHz（非正弦波频率按10次谐波计算）；频率可调，频率步进间隔≤100 Hz。
（5）输出波形幅度范围0 ～ 5 V（峰—峰值），可按步进0.1 V（峰—峰值）调整。
（6）具有显示输出波形的类型、频率（周期）的功能。
2、发挥部分（1）输出波形频率范围扩展至100 Hz～200 kHz。
（2）用键盘或其他输入装置产生任意波形。
（3）增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3％（负载电阻变化范围：100 Ω～∞）。
（4）具有掉电存储功能，可存储掉电前用户编辑的波形和设置。
（5）特色与创新。
三、评分标准项目满分基本要求设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。
50 实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项10 完成第（2）项15 完成第（3）项10 完成第（4）项10 特色与创新 5远程温湿度测量系统（B题）一、任务制作一个远程温湿度测量仪，该测试仪具有温湿度测量和远程显示等功能。
其结构框图如下：二、要求l、基本要求（1）通过可编程控制器、变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并在LED上显示。
（2）温度误差＜1℃，湿度误差＜1％，温度测量范围0℃～120℃，湿度测量范围1％～99％。
（3）可用电池供电。
2、发挥部分（1）设计红外二极管发射电路和红外接收电路，实现温湿度数据的准确可靠发送和接收。
超声波测速仪的基本原理
超声波测速仪的基本原理超声波测速仪的基本原理引言：超声波测速仪（Ultrasonic Doppler Velocimeter，简称UDV）是一种常见且广泛使用的测速仪器。
它基于超声波的特性，利用多普勒效应来测量流体的速度。
在本文中，我们将深入探讨超声波测速仪的基本原理，包括其工作原理、应用领域以及优势和局限性。
一、超声波测速仪的工作原理超声波测速仪通过发射和接收超声波信号来实现对流体速度的测量。
它主要包括发射器、接收器和信号处理器三个部分。
以下是超声波测速仪的工作原理步骤：1. 发射超声波信号：测速仪的发射器会产生一束超声波信号，并将其发送到测量目标中的流体中。
2. 超声波的反射与散射：发射的超声波信号在流体中会发生反射与散射，部分能量将被散射到指定的方向。
3. 接收超声波信号：测速仪的接收器会将散射和反射的超声波信号接收回来，并转化为电信号。
4. 多普勒频移：当流体中存在运动物体时，接收到的超声波信号的频率会发生多普勒频移。
5. 信号处理：信号处理器会分析接收到的信号，计算频率变化量，从而得到流体的速度信息。
二、超声波测速仪的应用领域超声波测速仪在多个领域有着广泛的应用，以下是其中几个常见领域：1. 水流测速：超声波测速仪可以用于测量河流、海洋以及工业管道中的水流速度。
这对于水资源管理、水环境保护以及水力工程等领域具有重要意义。
2. 气体流动：超声波测速仪也可用于测量气体流动的速度。
它在空气动力学研究、风洞实验以及燃烧研究等领域中发挥着重要作用。
3. 医学应用：超声波测速仪在医学领域中被广泛应用于血液流速监测、心脏功能评估以及血管狭窄程度的测量等方面。
4. 工业检测：超声波测速仪可用于工业领域的流体检测和质量控制。
它可以检测管道中的漏水情况，以及测量液体或气体在流经管道时的速度。
三、超声波测速仪的优势和局限性超声波测速仪具有以下优势：1. 非接触式测量：超声波测速仪可以在不直接接触被测流体的情况下进行测量，从而避免了污染和干扰。
超声波测距离传感器原理
《超声波测距离传感器，超神奇！》嘿，朋友们！今天咱来聊聊这个超声波测距离传感器，这玩意儿可神奇啦！咱先说说啥是超声波哈。
这超声波呢，就像个神秘的小精灵，咱平常耳朵可听不见它。
它跑得可快啦，比咱跑步快多了。
那这个超声波测距离传感器呢，就是靠着这些小精灵来干活儿的。
想象一下哈，这个传感器就像一个小侦探。
它发出超声波，就像是派出了一群小精灵去探险。
这些小精灵嗖地一下就飞出去啦，然后碰到东西就会反弹回来。
传感器呢，就在这儿等着小精灵们回来报告情况。
那它咋知道距离有多远呢？嘿嘿，这就有讲究啦。
传感器发出超声波的时候，就开始计时。
等小精灵们带着消息回来，它就停下计时。
然后根据时间的长短，就能算出距离有多远啦。
就好像咱玩游戏的时候，数着秒数看谁跑得快一样。
比如说哈，咱要测一个东西离咱有多远。
传感器发出超声波，小精灵们飞快地跑出去。
如果很快就回来了，那就说明这个东西离得近。
要是等了好一会儿才回来，那肯定就是离得远啦。
这个原理听起来是不是很简单？但实际上可厉害着呢！超声波测距离传感器在好多地方都能派上用场。
比如说，汽车上就有这个玩意儿。
它可以帮司机知道车离前面的东西有多远，这样就不容易撞上去啦。
还有在一些工厂里，也能用它来测量物体的位置，让机器能更准确地干活儿。
而且哦，这个传感器还很聪明呢。
它不会被光线啊、颜色啊这些东西影响。
不管是白天还是晚上，不管是黑的白的还是花的，它都能准确地测出距离。
就像一个超级靠谱的小伙伴，随时都能帮咱的忙。
咱再想想哈，要是没有这个超声波测距离传感器，那可就麻烦啦。
比如开车的时候，全靠眼睛看，有时候看不清楚就容易出事儿。
有了这个传感器，就像多了一双眼睛，能让咱更安全。
总之呢，这个超声波测距离传感器可真是个了不起的发明。
它靠着神秘的超声波小精灵，帮我们解决了好多问题。
下次咱再看到有东西用这个传感器的时候，就可以想象一下那些小精灵在飞来飞去地帮忙，是不是觉得很有趣呀？哈哈！。
超声波测速仪基本原理
超声波测速仪基本原理超声波测速仪是一种常用的仪器，可以用来测量物体的速度。
其基本原理是利用超声波的特性进行测量。
超声波是指频率超过人类听力范围（20Hz-20kHz）的声波，其频率通常在1MHz以上。
超声波测速仪的工作原理基于声音在介质中的传播速度与介质密度和弹性系数相关的原理。
当超声波经过介质时，它会与介质中的颗粒、分子产生相互作用，从而引起声波的散射、吸收和传播速度的改变。
利用这些变化可以推断出介质的性质和物体的速度。
超声波测速仪通常由发射器、接收器和计时器组成。
发射器发出超声波脉冲，经过介质传播后被接收器接收到。
接收器将接收到的信号转换成电信号，并传送给计时器进行处理。
计时器根据接收到的信号的时间差来计算出超声波在介质中的传播时间，进而推算出物体的速度。
在实际使用中，超声波测速仪可以通过不同的方式进行测量。
其中一种常用的方法是通过多普勒效应来测量物体的速度。
多普勒效应是指当声源和接收器相对于观察者运动时，声波的频率会发生变化。
利用这个原理，超声波测速仪可以测量物体的速度。
当超声波遇到运动物体时，它的频率会发生变化，通过测量频率的变化可以计算出物体的速度。
超声波测速仪在实际应用中具有广泛的用途。
例如，在交通管理中，超声波测速仪可以用来测量车辆的速度，从而监控交通流量和违法行为。
在工业领域，超声波测速仪可以用来测量流体的速度和流量，监测管道中的流体运动情况。
此外，超声波测速仪还可以应用于医学诊断、材料检测等领域。
尽管超声波测速仪具有广泛的应用前景，但也存在一些限制。
例如，超声波在传播过程中会受到介质的影响，如介质的密度、温度、湿度等因素都会对超声波的传播速度产生影响，从而影响测量结果的准确性。
此外，超声波在传播过程中还会受到散射和衰减的影响，从而降低了测量的精度。
因此，在使用超声波测速仪时需要对环境因素进行合理的控制和校正，以确保测量结果的准确性。
超声波测速仪是一种基于超声波的测量仪器，利用超声波的传播速度与介质的性质和物体的速度相关的原理，可以测量物体的速度。
超声波测距仪原理
超声波测距仪原理
超声波测距仪是一种利用超声波的特性来测量距离的仪器。
它的测量原理基于声波在不同介质中传播速度不同的特点。
超声波是一种高频声波，其频率通常在20kHz到1GHz之间。
超声波测距仪通过发射超声波并接收其反射信号，来计算测量物体与测距仪之间的距离。
超声波测距仪由发射器和接收器两部分组成。
发射器发射出超声波脉冲，然后接收器接收到脉冲的反射信号。
测距仪通过计算脉冲信号的往返时间，并结合声波在空气中的传播速度，来确定物体与测距仪之间的距离。
具体测量过程如下：
1. 发射器发出一个超声波脉冲。
2. 超声波脉冲在空气中迅速传播，当遇到物体时会发生一部分反射。
3. 接收器接收到反射的超声波信号。
4. 通过计算脉冲的往返时间，即从发射到接收的时间间隔，可以得到声波在空气中行进的时间。
5. 根据声波在空气中的传播速度（通常为343米/秒），可以
利用时间和速度的关系来计算出物体与测距仪之间的距离。
超声波测距仪的精确度取决于发射器和接收器的性能，以及环境的影响。
例如，超声波在不同介质中的传播速度会有所不同，因此在不同介质中测量距离时需要进行相应的校正。
总的来说，超声波测距仪利用声波的传播速度和往返时间的关系来测量距离。
它被广泛应用于工业领域中的测量和控制系统中，常见的应用包括距离测量、物体检测和障碍物避免等。
bk4818a工作原理
bk4818a工作原理
BK4818A是一款基于超声波原理的测距模块，主要用于测量障碍物的距离。
以下是其工作原理：
1. 发送超声波：BK4818A模块内部有一个超声波发射器，它能向四周发射
超声波脉冲。
这些脉冲的频率通常在40kHz左右，以避免人耳听到。
2. 接收反射波：当这些超声波脉冲遇到障碍物时，会反射回来，并被模块内部的接收器接收。
3. 计算距离：通过测量超声波发射和接收的时间差，可以计算出障碍物的距离。
具体来说，距离（D）=声速（C）×时间差（T）/2，其中声速约为
340m/s（在标准大气条件下）。
4. 输出结果：BK4818A模块将计算出的距离值通过数据线传送给外部控制
器（如单片机），控制器再根据这些数据做出相应的处理或控制。
请注意，为了获得准确的测量结果，需要保证周围环境条件恒定，因为温度、湿度等因素会影响声速。
同时，还需要注意避免外部噪声干扰，以减少测量误差。
超声波测速仪原理
超声波测速仪原理
超声波测速仪是一种利用超声波来测量物体运动速度的仪器。
它主要由超声波发射器、接收器、计时器和显示器等部分组成。
超声波测速仪原理是利用超声波在介质中的传播速度与介质中的运动速度有关的特性来实现测速的。
超声波是一种高频声波，其频率通常大于20kHz，可以在空气和液体介质中传播。
超声波的传播速度与介质的密度和弹性模量有关，通常在空气中的传播速度约为340m/s，而在水中的传播速度约为1500m/s。
利用超声波的这一特性，超声波测速仪可以实现对物体运动速度的测量。
超声波测速仪工作原理是首先由超声波发射器发射超声波，超声波穿过介质并被物体表面反射回来，然后被接收器接收。
通过计时器测量超声波从发射到接收的时间间隔，再根据超声波在介质中的传播速度，可以计算出物体的运动速度。
超声波测速仪的工作原理可以通过以下公式来描述：
速度 = 距离 / 时间。
其中，距离是超声波从发射到接收所经过的距离，时间是超声波从发射到接收的时间间隔。
根据这个公式，可以通过测量距离和时间来计算出物体的速度。
超声波测速仪在工业领域有着广泛的应用，例如在汽车制造中用于测量汽车轮胎的转速，以及在船舶制造中用于测量船体的运动速度等。
它具有测量精度高、响应速度快、非接触式测量等优点，因此受到了广泛的关注和应用。
总的来说，超声波测速仪利用超声波在介质中的传播速度与介质中的运动速度有关的特性，通过测量超声波的传播时间来实现对物体运动速度的测量。
它在工业领域有着广泛的应用前景，可以为工业生产提供精准的测量数据，提高生产效率，降低生产成本。
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具有实时语音播报的超声波测距测速仪（C题）
摘要：本文研究内容为实时语音播报的测距测速仪，利用超声波进行距离测量,测量精度在厘米级别,适用于近距离测距。
本系统以STC12C5A60S为微处理芯片，
其产生40kHz频率，再利用超声波换能器TCT40-16T产生超声波信号并发射
出去，由TCT40-16R接收超声波信号，并利用超声波专用芯片CX20106A检
波、处理超声波信号，最后发送给微处理器。
微处理器通过计算得到与障碍
物的距离，并通过所得距离计算出物体的移动速度。
微处理器通过串口控制
JQ6500语音模块。
当微处理器计算得到障碍物的距离和物体移动速度时，微
处理器发送指定的命令，驱动语音模块播放保存在FLASH中的语音,实现实
时语音播报。
关键词:STC12C5A60S2;JQ6500;超声波。
1 系统方案设计
设计任务
根据命题要求，设计并制作一台具有实时语音播报的超声波测距测速仪。
A. 具有超声波测距功能，测量距离～，测距精度±1cm；
B. 自动语音实时播报测量距离数值；实时播报时间间隔t≤10s；实时语音播报清晰明亮、无明显失真，在1米距离处人耳能准确分辨。
C. 实时显示测量的距离和速度，并且显示内容要与语音播报内容同步。
总体设计方案
具有实时语音播报的超声波测距测速仪由6部分组成：超声波发射模块、超声波接收模块、51单片机最小系统、LCD1602显示模块、JQ6500语音播报模块、按键模块组成。
图1-1 超声波测距测速仪组成图
声波测速测距原理
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，超声波接收器收到发射波就立即停止计时。
假设超声波在空气中的传播速度为V，根据计时器记录的时间T，发射点距障碍物的距离S,如图1-2所示。
M
S T R
a
图1-2 声波测距示意图
两探头中心距离的一半用M 表示，超声波单程所走过的距离用L 表示，可得：
（公
式1-1）
（公式1-2）
在整个传播过程中，超声波所走过的距离为：
（公式
1-3）
由公式（公式1-1）、（公式1-2）、（公式1-3））可得： （公
式1-4）
当被测距离S 远远大于M 时，上式变为： （公式
1-5）
因为本设计测距精度为厘米级别，对误差要求不是很高，所以将声速取值为在20℃的时的传播速度，即V=344米/秒。
声波测速原理
超声波发射器向某一方向发射超声波，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来。
如图1-4所示，其中S 为测得物体与障碍物的距离，为车的速度，为超声波发射器发出一次超声波的间隔。
S
V 0
图1-3 声波测速示意图
可得物体的速度:
（公式1-6）
（公式1-7）
2 硬件设计
电源稳压电路
LM2940是常用的三端稳压器，能提供的输出电压，内含过流和过载保护电路。
稳压电路的供电是由5节南孚电池组成，方便携带和使用。
在LM7805的输入端并联了两个电容，一个是电解电容，一个是普通的电容，电解电容起到防止电流过大而烧坏芯片，而普通电容起到滤波作用。
在输出端与地端接了一个LED和一个电阻，这样可以显示LM7805是否正常工作。
图2-1 稳压电路图
超声波发射与接收电路
超声波发射模块是由超声波发射探头组成的，单片机的TXT端口直接发送40kHz的信号，直接驱动压电晶片使超声波换能器产生超声波，如图2-2所示。
图2-2 超声波发射电路图
超声波接收电路由超声波接收探头和超声波接收处理芯片组成。
在接收电路中，使用超声波接收处理芯片CX20106A，由它处理40kHz的超声波信号。
且这块芯片具有很强的抗干扰能力，因此增强了测量的精确度，增加一个电源指示灯，用来判断该模块是否接通。
如图2-4所示。
图2-3 超声波接收点路示意图
显示电路
图2-4 1602显示图
其目的是用来显示所测得的距离和速度。
其中LCD1602的DB0~DB7与微处理器P0口相连接，EN、RW、RS分别接~端口，用来传输数据。
电位器R12用来调节液晶对比度，使LCD1602显示屏幕更加清晰明亮。
微处理器将超声波接收器接收的信号进行处理，来驱动LCD1602显示当前距离S和速度V。
声波测速测距语音播报电路
图2-5 语音播报电路图
语音模块由电源指示灯、语音芯片、电容3部分组成。
在电源处并联3个220μF 的电解电容作用是用来储能放电，驱动喇叭正常工作。
JQ6500是一个提供串口的MP3芯片，微处理器通过串口控制来实现语音播报。
3 软件模块
系统程序的结构
A. 测距测速模块，分为超声波发射控制程序、接收处理程序等；
B. 基于LCD显示模块，分为初始化程序、写入命令、读取子程序等；
C. 语音播报模块，分为初始化程序、按键控制、发送数据函数、语音播报等；
D. 主程序分为系统初始化以及各个子程序的调节管理等部分。
如图3-1所描述各个模块的关系：
图3-1 系统软件框图
主程序设计
图3-2 主程序框图
LCD显示模块
图3-3 LCD显示程序框图语音播报模块
图3-4 语音播报模块程序框图
4 系统调试
测量距离测试
测试方法：固定超声波发射和接收器，通过移动挡板来改变测量的距离。
每改变一次挡板的位置，播报一次，并用直尺测量实际距离。
测试结果如表1所列。
表1 距离测试表
测试结果分析：显示内容与语音播报内容同步，且播报清晰明亮、无明显失真，在1米距离处能准确分辨，语音播报距离和显示距离的测试值在实际距离附近，满足命题对误差精度所要求的低于±1cm。
5 实物图
图5-1 实物图。