基于超声波传感器的障碍物检测课程设计报告
超声波避障小车实习报告
超声波避障小车实习报告一、实习背景及目的随着科技的不断发展，机器人技术逐渐应用于各个领域，其中智能避障小车在工业、农业、家庭等领域具有广泛的应用前景。
本次实习旨在学习并掌握超声波避障小车的设计原理与制作方法，提高自己在电子技术、嵌入式系统等方面的实践能力。
二、实习内容与过程1. 原理学习在实习开始前，首先学习了超声波避障小车的基本原理。
超声波避障小车主要是利用超声波传感器测量前方障碍物的距离，根据距离信息控制小车的行驶和转向。
通过学习超声波传感器、控制模块、电机驱动等关键部件的工作原理，为后续的实践操作打下基础。
2. 硬件选型与搭建根据实习要求，选择了AT89S51单片机作为控制核心，搭配HC-SR04超声波传感器、L293D电机驱动模块等硬件。
首先，将超声波传感器与控制模块连接，再通过电机驱动模块控制小车的行驶。
搭建过程中，注意保证电路连接的稳定性和可靠性。
3. 程序编写与调试编写程序时，首先实现超声波传感器的初始化，然后通过循环语句不断检测障碍物距离，当距离小于设定阈值时，控制小车转向。
在程序调试过程中，通过不断修改参数和逻辑，确保小车在各种环境下都能实现稳定避障。
4. 功能测试与优化在实际运行过程中，发现小车在遇到较低矮的障碍物时，避障效果不佳。
分析原因后，针对此问题进行优化，增加了一个红外传感器，用于检测地面高度，当红外传感器检测到地面时，小车进行转向。
经过多次测试，最终实现了较为理想的避障效果。
三、实习收获与反思通过本次实习，掌握了超声波避障小车的设计原理与制作方法，提高了自己在电子技术、嵌入式系统等方面的实践能力。
同时，在实习过程中，学会了如何分析问题、解决问题，培养了自己的动手能力和团队协作精神。
反思整个实习过程，认为在硬件选型和程序编写方面还有待提高。
在硬件选型方面，可以考虑使用更为先进的单片机和传感器，以提高小车的避障精度和速度。
在程序编写方面，可以尝试采用更高效的数据处理算法，减小误判和漏判的情况。
超声波导盲手杖障碍检测系统的设计与研究
超声波导盲手杖障碍检测系统的设计与研究摘要：中国是世界上盲人最多的国家，视力受限这一缺陷严重影响着他们的日常生活。
随着科技的进步，超声波探测技术得到迅猛发展。
为了帮助他们克服障碍，出行方便，本文设计了一种智能导盲手杖——超声波障碍检测系统，引导盲人及时避开障碍物，保障盲人的生命安全。
该系统主要包括单片机系统、显示电路及超声波发射接收电路三部分，借助Mutisim软件和编程语言C进行仿真实验。
关键词：超声波探测技术障碍检测系统单片机1.研究背景与意义据国家权威部门统计，中国的盲人数量约有500万，占全世界盲人口的18%。
盲人是社会人群中的单一群体，遭遇着普通人无法想象的困难与挫败。
传统的木制手杖质量较重，不利于盲人的携带；导盲犬,训练时间长，条件需求高，价格高达20-30万，对于生活不富裕的盲人家庭来说，显然无法承担如此昂贵的费用。
即使目前较多导盲产品均融入了电子技术，但仍无法从根本上彻底解决盲人出行的难题。
若能有一种可以及时帮助盲人避开障碍物的智能导盲手杖，可为盲人朋友带来极大的方便。
超声波探测系统是利用超声波在介质中的传播特性实现的非接触式距离探测，具有高性价比、结构简单、成本低廉、适应性强、不容易损坏等优点。
近年来，随着科学技术的快速发展，超声波传感器作为一种新型的工具在各个领域都得到了广阔的发展，将超声波检测技术应用于导盲手杖，有着广阔的市场前景。
2．超声波导盲产品现状世界上已经成功研制的超声波导盲装置主要可以有四类：电子技术类导盲仪、可移动的导盲机器人、可穿戴式导盲仪和智能导盲手杖。
（1）电子技术类导盲仪电子技术类导盲仪的工作原理与超声波雷达系统相似，均是依据超声波发射后，撞击障碍物后被反弹回来的时间、强弱判断障碍物的所在。
该导盲仪的主要缺点是准确性相对较差，消耗时间过长。
（2）可移动的导盲机器人导盲机器人往往是预先设定路线，准确判断障碍物的所在，对于一些突发事件，可能无法准确判断，存在一定的安全隐患。
超声波避障小车课题报告
超声波避障小车课题报告超声波避障小车课题报告一课题背景及意义从我们选题开始，此后的一个月，我们都在紧张的进行着课题的研究。
针对超声波传感器，我们决定制作一个超声波避障智能小车。
我们通过在网上找资料对超声波避障方面的知识有了进一步的了解。
超声波传感器主要发射高频超声波，在遇到障碍物时发生像光一样的反射和散射，在经过多次发射之后再回到超声波检测端口。
但经过多次反射会产生较严重的路程差，从而影响对距离的检测进而影响对障碍物的较准确定位。
通过软件内部校准优化可消除外部物理条件造成的误差，从而达到对障碍物的较准确定位。
在这个智能时代，汽车也向着智能化方向发展。
超声波作为智能车避障的一种重要手段，其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求。
相信在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。
二总体方案设计本超声波避障小车的设计基于单片机原理和传感器原理，以51单片机为主控芯片，采用直流电机为驱动元件，通过软件编程制作了一整套结构完整，功能模块化，反应较为灵敏的超声波避障小车。
主要模块：小车车体（万向轮、两轮驱动）主控模块（STC89C52）电源模块（KA7805）电机驱动模块（L298N）超声波模块（HC-SR04）各模块连接示意图如下：预期的目标是：（1）在车前方没有障碍物时，小车沿直线向前走。
（2）在车前方有障碍物时，小车能避开障碍物，避障方法如下：①先向左边转90度，如果前面没有障碍物，再沿直线向前走；②如果前面仍有障碍物，则向右转180度，如果前面没有障碍物，则沿直线向前行走；③如果前面仍有障碍物，则向右90度，然后直线行。
三各模块方案设计3.1 小车主体前轮为两个万向轮，后轮为两个直径约为6cm的车轮。
其中，后轮分别由两个直流减速电机控制，小车为后轮驱动，差速转向。
3.2 主控模块主控系统主要采用STC89C52单片机作为中央处理器，拥有8k 字节Flash，512字节RAM,32 位I/O 口线。
基于超声波技术的避障检测系统设计
避障检测传感器简介——基于超声波技术的避检测系统的文献综述陈香敏10807030202摘要：避障系统技术在工业现场、车辆导航、水声工程等领域都具有广泛的应用价值，目前已经应用于物位测量、机器人自动导航以及空气中与水下的目标探测、识别、定位等场合。
本文主要介绍避障使用的传感器，主要有超声波传感器、视觉传感器、红外传感器、激光传感器等。
0.引言：随着计算机的应用和传感技术的发展，移动机器人的研究又出现了新的高潮。
以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术，高适应性的移动机器人控制技术，真实环境下的规划技术为标准，开展了移动机器人更高层次的研究。
避障是智能移动机器人基本的功能，具体的实现方法多种多样。
在自主移动机器人的实时避障和路径规划过程中，机器人须依赖于外部环境信息的获取，感知障碍物的存在，测量障碍物的距离。
目前，机器人避障和测距传感器有红外、超声波、激光及视觉传感器。
激光传感器和视觉传感器价格贵，对控制器的要求较高，因而，在移动机器人系统中多采用红外及超声波传感器。
多数系统采用单一传感器进行信息采集，但超声波传感器因为存在测量盲区的问题，测距范围一般在30～300cm之间；而红外测距传感器的探测距离较短，一般在几十厘米之内，它可以在一定程度上弥补超声波传感器近距离无法测量的缺点。
因而，一般情况下多采用多路红外和超声波传感器进行距离信息的测量和采集。
关键字：避障系统超声波传感器红外传感器激光传感器视觉传感器1、激光传感器1.1、基本工作原理激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。
经目标反射后激光向各方向散射。
部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。
雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。
常见的是激光测距传感器，它通过记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。
激光传感器必须极其精确地测定传输时间，因为光速太快。
超声波传感器测试实验报告
超声波传感器测试实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是对超声波传感器的性能进行全面测试，以了解其在不同条件下的工作特性和测量精度，为后续的应用提供可靠的数据支持。
二、实验原理超声波传感器是利用超声波的特性来测量距离和检测物体的。
它通过发射超声波脉冲，并接收反射回来的声波，根据发射和接收的时间差来计算距离。
超声波在空气中的传播速度约为 340 米/秒，通过测量发射和接收的时间间隔 t，距离 d 可以通过公式 d ＝ v × t ／ 2 计算得出，其中 v 为超声波在空气中的传播速度。
三、实验设备与材料1、超声波传感器模块：型号为_____，工作频率为_____kHz。
2、微控制器：＿____型号，用于控制传感器和处理数据。
3、电源：提供稳定的_____V 直流电源。
4、示波器：用于观测传感器的输出信号。
5、障碍物：不同材质和形状的物体，如木板、金属板、球体等。
6、测量工具：卷尺，精度为_____mm。
四、实验步骤1、连接电路将超声波传感器与微控制器按照说明书进行正确连接，确保电源供应稳定。
将示波器连接到传感器的输出端，以观察输出信号的波形和特征。
2、传感器校准在无障碍物的开阔空间中，对传感器进行初始校准，设置基准距离为 0 米。
3、距离测量实验放置传感器在固定位置，分别在距离为 01 米、02 米、05 米、1 米、2 米、3 米、4 米、5 米处放置障碍物，记录传感器测量的距离值。
每个距离点进行多次测量，取平均值以提高测量的准确性。
4、障碍物材质和形状影响实验分别使用木板、金属板、塑料板等不同材质的障碍物，在相同距离下进行测量，观察测量结果的差异。
更换不同形状的障碍物，如平面、曲面、球体等，研究其对测量结果的影响。
5、环境因素影响实验在不同的温度（如 10℃、20℃、30℃）和湿度（如 30%、50%、70%）条件下进行测量，分析环境因素对测量精度的影响。
在有噪声干扰的环境中进行测量，观察噪声对传感器输出信号的影响。
小学信息技术：《声波测距避障碍》教学设计
《声波测距避障碍》教学设计教学目标1.知识与技能●初步认识超声波传感器，了解超声波传感器的作用;●能够搭建小车模型，了解小车避障的原理;●能够通过Scraino软件编写程序，使用超声波传感器实现小车的自动避障功能。
2.过程与方法通过小组合作学习探究，掌握团队合作的方法。
3.情感态度与价值观动手制作小车，实现小车避障效果，激发学习信息技术的兴趣，培养动手实践和发现探索能力。
教学重难点重点:了解超声波传感器的作用和小车避障的原理使用Scraino软件编写程序，实现小车避障。
难点:利用Scraino软件编写程序，实现小车避障。
教学准备arduino Nano硬件设备与电脑。
教学方法：基于活动的探究学习和任务动学习。
预设教学过程一、情景引入学生观看无人驾驶汽车的视频，随后教师提出问题：1.看完视频有什么感想？哪里觉得最震撼？2.让学生大胆猜测无人驾驶汽车是怎样实现自动避障功能的？【设计意图】以视频导入，调动学生兴趣，拉近与学生之间的距离。
通过问题设置引发学生的思考，进而实现课程的顺利导入。
二、探究新知1.认识超声波传感器（1）演示小实验让学生直观的看到超声波传感器能探测到物体与它的距离。
3.学生看蝙蝠探路飞行的视频，进一步学习超声波传感器的工作原理。
【设计意图】要让学生不仅要认识超声波传感器，还要明白它的工作原理，设计观看小实验和视频两个环节更直观形象的向学生解释，学生容易理解掌握。
2.搭建感应避障车设计3个思考问题，引领学生积极思考搭建小车的步骤及需要注意的事项。
（1）确定安装步骤，通常先安装小车的3个轮子，如果车轮安装后影响其他硬件的安装也可以再拆卸下来。
（2）怎样确定车头和车尾？超声波传感器该安装在大轮和小轮方向？（3）传感器应该安装的高点还是低点好？【设计意图】这个环节教师先让小组讨论方案，通过交流确定基本步骤，在每一步操作之前都通过问题引领，进过充分的讨论交流，让学生明白其中的道理，从而搭建过程少走弯路，提高课堂效率，使学生能更快地融入到动手连接的过程中，熟悉各部分的功能。
《有趣的超声波传感器》教学设计--郝劲峰
综合实践研究性学习开展创新性活动品位创新的快乐《有趣的超声波传感器》市丰台区丰台第五小学郝劲峰Word资料一、指导思想与理论依据（一）指导思想综合实践的总目标是密切学生与生活的联系,推进学生对自然、社会和自我之在联系的整体认识与体验，发展学生的创新能力、实践能力以及良好的个性品质。
（二）理论依据1. 坚持学生的自主选择和主动参与,发展学生的创新精神和实践能力综合实践活动的实施要以学生的直接经验或体验为基础，将学生的需要、动机和兴趣置于核心地位,充分发挥学生的主动性和积极性,鼓励学生自主选择活动主题,积极开展活动,在活动中发展创新精神和实践能力。
2. 面向学生完整的生活领域,为学生提供开放的个性发展空间综合实践活动的实施是面向学生完整的生活领域，引领学生走向现实的社会生活，促进学生与生活的联系，为学生的个性发展提供开放的空间。
3. 注重学生的亲身体验和积极实践，促进学习方式的变革综合实践活动的实施强调学生乐于探究、勤于动手和勇于实践，注重学生在实践性学习活动过程中的体验和感受，要求学生超越单一的接受学习，亲身经历实践过程，体验实践活动，实现学习方式的变革。
二、教材分析1.教学容：《有趣的超声波传感器》是我校自主开发的机器人校本课程中的四年级部分。
本课共分为两课时，第一课时，学生学习认识超声波的概念，理解超声波传感器测距的原理，并能够使用超声波进行实际距离的测量。
本节课重点在与超声波在程序中的应用，通过超声波等待模块的使用来实现自动停车，机器人避障的效果，让学生感受程序与传感器共用所带来的神奇与乐趣。
2.知识背景：（1）声波：发声体产生的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。
根据震动频率及人耳朵能够听到的围分为次声波（震动频率20赫兹一下），声波（震动频率在20-20000赫兹之间），超声波（震动频率在20000赫兹以上）（2）超声波：声音的震动频率在20000赫兹以上，超出人耳朵能够听到的围的声波。
超声波避障系统设计
• 引言 • 系统硬件设计 • 系统软件设计 • 系统测试与验证 • 系统优化与改进 • 结论与展望
01
引言
目的和背景
目的
设计一种能够实时检测障碍物并实现自动避障的超声波避障 系统，以提高机器人或无人驾驶车辆的安全性和自主性。
背景
随着机器人和无人驾驶技术的快速发展，避障系统成为了实 现自主导航的关键技术之一。超声波传感器因其价格低廉、 性能稳定、易于安装等优点而被广泛应用于避障系统中。
用户体验
用户友好型的设计使得该系统易于使用，无需复杂的设置 或培训。此外，系统还具备较高的性价比，适合大规模生 产和应用。
性能评估
经过实际测试，该系统在各种环境条件下均表现出良好的 稳定性和可靠性，且响应速度快，能够满足实时避障的需 求。
改进空间
尽管本设计在许多方面都取得了成功，但仍存在一些局限 性，如对复杂环境的适应性、系统精度和稳定性等方面还 有待进一步提高。
测距原理
超声波测距基于声波的传 播速度和往返时间计算距 离。
精度与误差
考虑声波传播速度、温度 和空气密度等因素对测距 精度的影响。
抗干扰能力
优化算法以减少环境噪声
根据系统需求，设计合适的硬件接口，如 GPIO、串口等。
定时器配置
使用定时器产生超声波发送和接收的时序。
传感器数据和控制避障系统。
性能要求
02
根据系统复杂性和数据处理需求，选择具有足够处理能力和I/O
端口的微控制器。
编程语言
03
确保微控制器支持所需的编程语言，以便进行系统开发和编程。
电源模块设计
电源选择
为系统提供稳定的电源，考虑使 用电池或外部电源，以满足系统 长时间运行的需求。
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《智能仪器仪表设计基础》课程设计报告单位：学生：专业：班级：学号：指导老师：成绩：设计时间：2013 年5月指导老师提供的设计题目和要求1、设计题目：基于超声波传感器的障碍物检测电路仿真设计2、指导老师：3、设计条件：[1]仿真软件可用Multisim10软件或者saber软件。
[2]超声波传感器详细参数：工作频率：40KHz±1.0KHz声压值：≥94dB(30cm/10Vrms sine wave)灵敏度：≥-82dB/v/u bar(0dB=v/pa)；余振：：≤1.2ms；-6dB方向性(度)：60°±10°电容：2000pf±10%；最大输入电压(Vp-p)：150(40KHz)使用温度围：-35℃—+80℃储藏温度围：-40℃—+85℃4、设计要求：[1]设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。
超声波发射电路包括升压激励模块。
超声波回波接收电路包括一级带通滤波电路、二级带通电路、回波二值化电路组成。
[2]当在超声波发射电路输入端输入VPP=5V，Vmin=0V的方波信号时，超声波发射电路输出端能输出VPP=100V~150V，f=40KHZ的一个激励信号。
[3]当在超声波回波接收电路输入端输出VPP=60mV~2V，f=40KHZ的正弦波信号时，超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。
当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。
[4]附加要求：请用虚拟仪器显示各个电路模块输入端信号及输出端信号5、参考书目[1]胡向东，京诚，余成波等编著，传感器与检测技术机械工业，2009[2] 国雄主编测控电路机械工业，第4版一、摘要本次仿真实验设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。
超声波发射电路包括升压激励模块。
超声波回波接收电路包括一阶低通滤波电路、二级低通电路、回波二值化电路组成。
在本次应用Multisim10软件仿真实验过程中我们用555定时器产生了0~5V的方波激励信号，并通过升压激励电路最终能输出VPP=100V~150V，f=40KHZ的一个激励信号。
而当在超声波回波接收电路输入端输出VPP=60mV~2V，f=40KHZ的正弦波信号时，超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。
当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。
二、相关电路概述及原理简介1、超声波传感器超声波发射与回波接收电路的主要作用是提高驱动超声波传感器的脉冲电压幅值，有效地进行电／声转换，增大超声波的发射距离，并通过收发一体的超声波传感器将返回的超声波转变成微弱的电信号。
超声波发射与回波接收电路如图3所示(画出一路，其他三路与该路一样)。
图1 超声波发射原理图EFR40RS是收发一体封闭(防水)型超声波传感器，其中心频率f0=(40．0±1．0)kHz，-3 dB带宽1 kHz。
驱动电压峰一峰值要求60～150 V。
CD4052是双路四选一模拟开关，单片机的P3．4和P3．5端口输出选通信号，单片机的P3．3端口输出一串40 kHz的脉冲电压，通过CD4052的X路加到选通的开关三极管Q1基极，经脉冲变压器T1升压至100 VP-P左右，驱动超声波传感器EFR40RS发射超声波。
发射时的脉冲电压幅值大小直接影响测距的远近，应采用超声波专用的脉冲变压器。
反射回的超声波经原收发一体封闭型超声波传感器变成毫伏级的一串脉冲电信号。
由于回波电信号的幅值小，VD3和VD4二极管截止，该信号不会通过T1变压器副边线圈形成短路。
VD1和VD2二极管也截止，所以回波电信号经R1和C1，通过CD4052的Y路送到超声波电信号放大与整形电路。
R1和VD1，VD2组成双向限幅电路，避免发射时的大信号造成超声波放大与整形电路阻塞，甚至损坏电路。
2、555定时器555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。
555定时器的电源电压围宽，可在4.5V~16V 工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。
电路组成：图2 555定时器构成的多谐振荡器电路用555定时器构成的多谐振荡器电路如图所示：图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。
定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端（7脚）接R1、R2相连处，用以控制电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过0.01uF电容接地。
多谐振荡器的工作波形如图所示，电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，Vc=0v，所以555定时器状态为1，输出Vo为高电平。
同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态I，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。
多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。
暂稳态Ⅰ的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度T1≈0.7(R1+R2)C；暂稳态Ⅱ的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度T2≈0 .7R2C。
.图3 多谐振荡器的工作波形因此，振荡周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C，振荡频率f=1/T。
正向脉冲宽度T1与振荡周期T之比称矩形波的占空比Ｄ，由上述条件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，则D≈1/2，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方波）。
电容器C放电所需的时间为：tP L=R*ln2≈0.7*R；当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2向电容器C充电，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的时间为:t PH=(R1+R2)*C*ln2≈0.7*(R1+R2)*C；当Vc上升到2Vcc/3时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到了一个周期性的方波，其频率：f=1/(tPL+tPH)≈1.43/[(R1+2*R2)*C] 555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555定时器部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC /3 和2VCC /3。
本次仿实验中我们将利用555定时器构成的多协振荡器产生脉冲信号。
如图4所示。
图4 555定时器构成的多协振荡器参考图多谐振荡器应用举例：A.模拟声响发生器：将两个多谐振荡器连接起来，前一个振荡器的输出接到后一个振荡器的复位端，后一个振荡器的输出接到扬声器上。
这样，只有当前一个振荡器输出高电平时，才驱动后一个振荡器振荡,扬声器发声；而前一个振荡器输出低电平时，导致后面振荡器复位并停止震荡,此时扬声器无音频输出。
因此从扬声器中听到间歇式的"呜......呜"声响。
B．电压——频率转换器：由555定时器构成的多谐振荡器中，若定时器控制输入端（5脚）不经电容接地，而是外加一个可变的电压源，则通过调节该电压源的值，可以改变定时器触发电位和阀值电位的大小。
外加电压越大，振荡器输出脉冲周期越大，即频率越低；外加电压越小，振荡器输出脉冲周期越小，即频率越高。
这样，多谐振荡器就实现了将输入电压大小转换成输出频率高低的电压—频率转换器的功能。
3、低通滤波器滤波器的工作原理是当信号与噪声分布在不同的频带中时，利用滤波器对不同频率信号有不同的衰减特点，从频率域实现信号分离。
本次试验中采用无限增益多路反馈型滤波电路，它是一个由赋以多路反馈的理论上具有无限增益的运算放大器构成的滤波电路。
图2所示分别是一阶有源低通滤波器和由单一运算放大器构成的无限增益多路反馈二阶低通滤波电路的基本结构。
无限增益多路反馈二阶低通滤波器参数如公式（1）。
图5 一阶低通滤波器以及无限增益多路反馈低通滤波器公式（1）三、超声波传感器的障碍物检测电路设计思路本次仿真实验设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。
根据超声波传感器相关资料我们了解到，超声波传感器的工作电压是在100V~150V，在本次仿真实验中，我们利用一个2nF的电容代替超声波传感器，因此，我们需要在电容的一端输出100V~150V的电压值，以满足实际超声波传感器工作需要。
由于超声波传感器是收发两用传感器，因此在发出超声波的同时也会接收到一个60mV~2V左右的信号作为反馈信号，但由于信号幅值较小同时包含噪声，我们需要首先对其滤波放大。
其次，由于设计需要，我们需要将该信号转变为近似方波信号。
因此，我们设计的超声波发射电路包括升压激励模块以及555定时器方波发生器模块，而超声波回波接收电路包括一级低通滤波电路、二级低通电路、回波二值化电路模块。
当在超声波发射电路输入端利用555定时器方波发生器输入VPP=5V，Vmin=0V的方波信号时，超声波发射电路通过变压器升压使输出端能输出VPP=100V~150V，f=40KHZ的一个输出信号。
另外，在本次试验中我们利用一个2nF的电容代替超声波传感器，因此，在输出端输出100V~150V信号时，在另外的超声波回波电路输入端会接收到一个VPP=60mV~2V，f=40KHZ的信号。
当在超声波回波接收电路输入端输出VPP=60mV~2V，f=40KHZ的正弦波信号时，我们利用两级低通滤波器进行滤波，得到所需要的波段。
然后利用比较器进行二值化处理，当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。
四、超声波传感器的障碍物检测电路实际设计1、超声波发射电路部分在本次应用Multisim10软件仿真设计试验中，我们用555定时器产生0~5V的方波，并通过变压器升压激励模块将方波升压为100V~150V，f=40KHZ的一个输出信号，然后通过输出端输出一个正弦信号。
555定时器电路图如图5所示。
发射端电路图如图6所示。
图6 555定时器电路图6 超声波发射电路2、超声波回波接收电路部分超声波回波接收电路包括一级有源低通滤波电路、无限增益多路反馈二阶低通滤波器、回波二值化电路组成。
当在超声波回波接收电路输入端输出VPP=60mV~2V，f=40KHZ的正弦波信号时，超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。
当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。
图8 超声波回波接收电路1）滤波电路部分设计在超声波回波接收电路中，本次仿真我们应用了一个一阶有源低通滤波器和两个无限增益多路反馈二阶低通滤波器进行信号的滤波，将第一级低通滤波器的转折频率取为41khz而第二级为39khz，通过两级滤波最终获得f=40KHZ（左右）的正弦波信号。