超声波测速仪。燕大-创新一学分
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进行测速的仪器，它可以广泛应用于工业生产、科研实验和交通运输等领域。
超声波测速仪的原理是利用超声波在介质中传播的特性来实现测速的目的。
下面我们将详细介绍超声波测速仪的原理。
首先，超声波是指频率高于20kHz的声波，它在空气和固体介质中传播的速度很快，而且能够穿透一些介质。
超声波测速仪利用超声波在介质中传播的速度与介质的密度、弹性模量等物理参数之间的关系来实现测速的功能。
其次，超声波测速仪一般由发射器、接收器和计时器等部件组成。
当超声波发射器发出超声波时，超声波会在介质中传播并被接收器接收到。
根据超声波在介质中传播的时间和介质的特性，可以计算出介质的速度。
这样就实现了对介质速度的测量。
另外，超声波测速仪的原理还涉及多次测量和数据处理。
为了提高测速的准确性，一般会进行多次测量并对数据进行平均处理，以减小测量误差。
此外，还可以通过校准和调节超声波测速仪的参数来提高测速的准确性和稳定性。
总的来说，超声波测速仪的原理是利用超声波在介质中传播的特性来实现对介质速度的测量。
它通过发射器和接收器发射和接收超声波，并通过计时器和数据处理来实现测速的功能。
超声波测速仪在工业生产、科研实验和交通运输等领域有着广泛的应用前景，具有很大的发展潜力。
在实际应用中，超声波测速仪需要根据不同的测量对象和环境进行参数的调节和校准，以确保测速的准确性和稳定性。
同时，还需要注意超声波在介质中传播的特性受到介质的影响，因此在测量过程中需要对介质的特性进行准确的测量和分析，以提高测速的精度。
综上所述，超声波测速仪原理的理解对于其正确的应用具有重要意义。
只有深入理解超声波在介质中传播的特性，才能更好地利用超声波测速仪进行测速，从而更好地满足不同领域对速度测量的需求。
希望本文对超声波测速仪原理的介绍能够对大家有所帮助。
实训报告超声波测距仪
一、实训目的本次实训旨在通过实际操作，掌握超声波测距仪的设计、制作和调试方法，了解超声波测距的原理和特点，提高动手能力和创新思维。
二、实训内容1. 超声波测距原理超声波测距仪是利用超声波的传播速度和反射原理进行距离测量的设备。
当超声波发射器发射超声波信号后，遇到障碍物会反射回来，接收器接收反射信号，通过计算超声波往返时间，即可得到距离。
2. 超声波测距仪设计（1）硬件设计本次实训所设计的超声波测距仪主要由以下模块组成：1）超声波发射模块：采用超声波发射器产生40kHz的超声波信号。
2）超声波接收模块：采用超声波接收器接收反射回来的超声波信号。
3）单片机模块：采用AT89S51单片机作为主控制器，负责控制超声波发射、接收、数据处理和显示。
4）显示模块：采用四位共阳数码管显示距离。
5）电源模块：采用稳压电源为整个系统供电。
（2）软件设计1）初始化：设置单片机工作状态，初始化各个模块。
2）超声波发射：单片机控制超声波发射器发射超声波信号。
3）超声波接收：单片机控制超声波接收器接收反射回来的超声波信号。
4）数据处理：计算超声波往返时间，根据超声波在空气中的传播速度，计算出距离。
5）显示：将计算出的距离显示在数码管上。
3. 超声波测距仪调试（1）硬件调试：检查各个模块的连接是否正确，确保电路正常工作。
（2）软件调试：编写程序，调试单片机控制程序，使超声波测距仪能够正常工作。
三、实训过程1. 硬件制作（1）按照电路图连接各个模块，焊接电路板。
（2）组装超声波发射器、接收器和数码管。
2. 软件编写（1）根据超声波测距原理，编写程序实现超声波发射、接收、数据处理和显示功能。
（2）调试程序，确保超声波测距仪能够正常工作。
3. 调试与测试（1）检查电路连接是否正确，确保电路正常工作。
（2）调试单片机控制程序，使超声波测距仪能够正常工作。
（3）进行实际测量，测试超声波测距仪的测量精度和稳定性。
四、实训结果与分析1. 测量精度通过实际测量，超声波测距仪的测量精度在1厘米以内，满足日常使用要求。
超声波测距仪实训报告
超声波测距仪实训报告一、实训目的本次超声波测距仪实训的主要目的是让我们深入了解超声波测距的原理和应用，通过实际操作和调试，掌握超声波测距仪的设计、制作和调试方法，提高我们的实践动手能力和解决问题的能力，同时培养我们的团队合作精神和创新思维。
二、实训原理超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度和往返时间来计算距离。
超声波发生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，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
已知超声波在空气中的传播速度为 340 米/秒，根据计时时间 t 就可以计算出发射点距障碍物的距离 s，即 s ＝ 340t/2。
三、实训设备与材料1、超声波传感器模块（包括发射探头和接收探头）2、单片机开发板3、显示屏4、杜邦线若干5、面包板6、电源适配器四、实训步骤1、硬件电路设计将超声波传感器模块与单片机开发板进行连接，使用杜邦线将发射探头连接到单片机的某个输出引脚，接收探头连接到单片机的某个输入引脚。
将显示屏连接到单片机的相应引脚，以便显示测量到的距离值。
2、软件编程选择合适的编程语言和开发环境，如 C 语言和 Keil 软件。
编写初始化程序，包括单片机引脚的配置、定时器的设置等。
编写超声波发射和接收的控制程序，实现超声波的发射和接收，并计算往返时间。
根据距离计算公式，将计算得到的距离值转换为合适的格式，并通过显示屏进行显示。
3、系统调试硬件调试：检查电路连接是否正确，电源是否正常，传感器是否工作正常等。
软件调试：通过单步调试、设置断点等方式，检查程序的执行流程和计算结果是否正确。
综合调试：将硬件和软件结合起来进行调试，不断修改和优化程序，直到系统能够稳定准确地测量距离。
五、实训过程中遇到的问题及解决方法1、测量误差较大问题描述：测量得到的距离值与实际距离存在较大偏差。
原因分析：可能是由于超声波在空气中的传播受到温度、湿度等环境因素的影响，也可能是由于硬件电路的干扰或者软件算法的不完善。
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。
超声波在交通监控中有什么创新应用
超声波在交通监控中有什么创新应用在现代交通管理中，各种先进的技术手段不断涌现，以提高交通监控的效率和安全性。
超声波作为一种常见的物理现象，也在交通监控领域找到了独特而创新的应用。
超声波是一种频率高于 20000 赫兹的声波，它具有方向性好、穿透能力强等特点。
在交通监控中，利用超声波的这些特性，可以实现多种重要的功能。
首先，超声波测速是其一项重要应用。
传统的测速方法如雷达测速，存在一定的局限性。
而超声波测速则可以提供一种补充和改进的方式。
通过在道路两侧设置超声波发射和接收装置，当车辆经过时，超声波的传播时间会发生变化。
根据这一变化，可以精确计算出车辆的行驶速度。
与雷达测速相比，超声波测速不受电磁干扰的影响，能够在一些复杂的电磁环境中稳定工作。
其次，超声波在车辆检测方面也表现出色。
在停车场管理中，超声波传感器可以安装在停车位上方，实时检测车位是否被占用。
当车辆进入车位时，超声波的反射信号会发生变化，系统可以据此判断车位状态，并将信息传输到管理系统，引导驾驶员快速找到空闲车位。
这种应用不仅提高了停车场的使用效率，也减少了驾驶员寻找车位的时间和烦恼。
在高速公路的收费口，超声波也能发挥重要作用。
通过在收费通道设置超声波传感器，可以准确检测车辆的高度和轮廓。
这对于识别不同类型的车辆，如客车、货车等，以及判断车辆是否超高、超宽，从而保障道路安全和收费的准确性非常有帮助。
此外，超声波还可以用于交通流量监测。
在道路的特定位置安装超声波传感器，通过不断发送和接收超声波，能够实时统计经过该点的车辆数量和间隔时间。
这些数据对于交通管理部门了解道路拥堵情况、优化信号灯控制以及规划道路建设都具有重要的参考价值。
在桥梁和隧道的安全监控中，超声波也能一展身手。
桥梁和隧道在长期使用过程中，可能会出现结构裂缝等安全隐患。
利用超声波检测技术，可以对这些结构进行无损检测，及时发现潜在的问题，确保交通设施的安全运行。
值得一提的是，超声波与其他技术相结合，还能产生更强大的应用效果。
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。
必修一高中物理超声波测速题
必修一高中物理超声波测速题大家好，今天我们聊聊一个有趣的话题——超声波测速。
听到“超声波”这两个字，或许你会想，这是什么高科技的玩意儿？其实，超声波就在你我生活的周围，应用广泛，实用性极高。
好了，话不多说，让我们一探究竟吧！1. 超声波是什么？1.1 什么是超声波？首先，超声波其实就是频率比人耳能听到的声音要高的声波。
人耳能听到的声音范围大约是20赫兹到20千赫兹，而超声波的频率则高于20千赫兹。
简单来说，超声波就像是我们耳朵听不到的声音，像超速行驶的汽车从我们身边呼啸而过，但我们却听不到它的轰鸣。
1.2 超声波如何工作？超声波的工作原理可有趣了。
当超声波遇到物体时，会被反射回来，我们可以通过测量这些反射波来判断物体的位置和移动情况。
就像是打了个“回声探测”的游戏，声波发出去后，碰到物体会弹回，探测器就能测出这个声音来回的时间，从而计算出物体的距离或者速度。
2. 超声波测速的应用2.1 超声波测速的基本原理那么，超声波测速到底是怎么一回事呢？其实就是通过超声波的回声来判断物体的速度。
这个过程非常简单。
我们发出一个超声波信号，信号碰到物体后会被反射回来。
通过计算信号来回的时间，就可以知道物体的移动速度了。
就像在河里放一只橡皮鸭子，你扔到水里，橡皮鸭子漂走的速度就可以通过观察来确定。
2.2 超声波测速的实际应用超声波测速在生活中有许多妙用。
比如，超声波测速仪常用于汽车的车速检测。
你有没有见过那种在高速公路上用来测速度的雷达？其实，超声波测速也有类似的功能。
还记得那些超声波测距仪吗？它们可以用来测量房间的面积或者物体的大小，非常方便。
3. 如何进行超声波测速？3.1 实际操作步骤如果你想了解怎么实际操作超声波测速，可以先来看看步骤。
首先，我们需要一个超声波测速仪。
然后，把它对准待测物体，发射超声波信号。
接着，测速仪会接收到从物体反射回来的信号，并计算出这段时间。
最后，通过这些数据，测速仪就能给出物体的速度。
超声波多普勒效应测速仪的设计
超声波多普勒效应测速仪一、题目分析本设计为本次实验设计大赛基础题，其设计的原理基于多普勒效应。
题目的任务为：设计与多普勒效应相关的实验，观测其物理现象，基于实验测量数据分析被测对象的物理过程（物理量）。
要求：（1）突出实验的物理原理；（2）体现作品的物理创新思想；（3）进行不确定度分析；（4）操作简易、可用于实验教学；（5）性价比高。
从题目命题来看，目的非常明确，就是设计一个实验使之能观测多普勒效应并能测定相关物理量。
实现这个基本点的基础上，要求体现作品的物理创新思想与实用性。
再者，实验装置成本低，性能好。
创新的一个基本认识是：通过创造或引入新的技术、知识、观念或创意创造出新的产品、服务、组织、制度等新事物并将其应用于社会，以实现其价值的过程。
价值包括其经济价值、社会价值、学术价值和艺术价值等。
这里要求设计能够体现物理创新思想，即意味着设计需要另辟蹊径，走一条新路子。
至少要避开实验室已有的传统的实验设计方案。
实用性明确：操作简易，可用于实验教学。
这就要求设计人性化，易于交互，原理明确，测量准确。
性价比指标则要求控制成本，在实现同样的功能前提下其成本更加低廉。
为此首先必须正确理解多普勒效应。
多普勒效应描述的是波源或观察者，或者两者同时相对于介质有相对运动时，观察者接收到的波的频率与波源的振动频率不同，即发生了频移。
由此可知，这一实验设计的基本任务必须立足几点：（1）波源选择。
多普勒效应是一切波动过程的共同特征，它适用的对象是波。
机械波与电磁波（光波）均可作为本次实验设计的分析对象。
水波、声波、光等都可以作为波源。
波源选择不同，其对应的检测方法不同，难度也不一样。
（2）设置合适的接收装置，便于观测和定量分析。
（3）测量对象。
利用多普勒效应可以测量物体的运动速度、液体的黏度[1]等。
本实验测量对象定为运动物体的速度。
二、方案论证根据题目分析，可选波源基本上是水波、声波与光波三种波源之一。
从直观性和形象性指标来看，水波多普勒现象最为直观，声波在听阈范围内较为直观，光波在必须借助仪器，直观性相对较弱。
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电气学院创新设计说明书题目：超声波测速仪学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：电子实验中心说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
年月日目录第1章摘要 (1)第2章引言 (2)第3章基本原理 (3)第4章参数设计及运算 (5)4.1 结构设计 (5)4.2 电容设计与计算 (8)4.3 其他参数的计算 (10)4.4 测量电路的设计 (12)第5章程序设计第6章误差分析 (14)第7章结论 (16)心得体会 (17)参考文献 (18)报告内容1：摘要随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。
但就目前的急速水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。
超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本超声波测距系统在一个场合下使用时精确度会有所不同。
通常它的错误比较大且时常不能符合应用的需要。
在本文中，在特殊场合可用于非接触测量距离的新超声波测距系统，采用单芯片、超声波测距技术和传感器技术设计。
距离和温度测量数据通过液晶显示屏显示，由单芯片机控制的发射和接收超声波，根据时间差定位的方法来测量距离。
超声波测距采用一种非接触式检测方法来检测在黑暗、灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣环境中的对象，具有一定的适应性，它结构简单、体积小，可提供可靠的信号处理等等。
在特殊场合可用于非接触测量距离的新超声波测距系统，采用单芯片、超声波测距技术和传感器技术设计。
超声波是一种超出了人们听觉范围（16KHz）的声波。
它有一些特征，如高频率，沿线传播，良好的方向性，小衍射，穿透力强，慢速度（340米/秒）等。
然而，一些电路复杂性、技术难度、调试困难、组件难买的问题存在着。
本文介绍的电路成本低、性能可靠、易于购买组件，并结合单芯片的数据处理，使得测量精度得到了提高。
研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需求；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖拽线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合与前还工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；搭理降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。
毋庸置疑，无线的超声波测距仪将于自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。
在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。
2：引言现在人们生活水平不断的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较大发展，其状况不断改善。
但是，由于许多不可预见因素，排水系统往往落后于城市建设。
因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。
城市污水给人们带来了困扰，因此，设计箱涵的排污疏通来对排水系统进行污水处理显得非常重要。
而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。
控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。
因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。
这就是我设计超声波测距仪的意义。
3：基本原理超声波传感器是一种采用压电效应的传感器，常用的材料是压电陶瓷。
由于超声波在空气中传播时会有相当的衰减，衰减的程度与频率的高低成正比；而频率高分辨率也高，故短距离测量时应选择高频率的传感器，而长距离的测量时应用低频率的传感器。
本次设计中量程大于200cm即可，为短距离测量，因此所选超声波传感器的频率为40Khz。
实用的超声测距方法有两种，一种是接收端和发射端在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；另一种是发射端和接收端在同一端，发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。
我们此次设计采用反射波方式。
测距仪的分辨率取决于对超声波传感器的选择。
根据本次设计所要求的测量距离的范围及测量精度，我们选用的是HC-SR04超声波测距模块。
(如下图所示)。
此模块已将发射电路和接收电路集成好了，硬件上不必再自行设计繁复的发射及接收电路，软件上也无需再通过定时器产生40Khz的方波引起压电陶瓷共振从而产生超声波。
在使用时，只要在控制端‘Trig’发一个大于10us宽度的高电平,就可以在接收端‘Echo’等待高电平输出。
单片机一旦检测到有输出就打开定时器开始计时。
当此口变为低电平时就停止计时并读出定时器的值，此值就为此次测距的时间，再根据传播速度方可算出障碍物的距离。
为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。
完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。
超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。
超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。
超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（time of flight）。
首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。
发射器发出的超声波以速度v在空气中传播，在到达被测物体是被反射返回，由接受器接受，其往返时间为t，有s=vt/2即可算出被测物体的距离。
由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。
在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。
如果测距精度要求很高，则应该通过温度补偿的方法加以校正。
表2—1 超声波波速与温度的关系表4：参数设计及运算单片机发出40khz的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接受器将接受到得超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为t，再由软件进行辨别、计算，得出距离数并送LCD显示。
4.1 结构设计超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（time of flight）。
首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。
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12.0MHZ晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量。
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要求。
根据设计任务、控制对象和现有条件本系统硬件电路采用由单片机最小系统、温度补偿电路、超声波发射电路、超声波接收电路、显示电路无线通信电路以及语音播报电路构成。
本超声波测距仪的具体工作过程如下，单片机控制的振荡源产生40kHz的频率信号来驱动超声传感器。
每次发射包含6个脉冲左右,当第一个超声波脉冲发射后,计数器开始计数,在检测到第一个回波脉冲的瞬间,计数器停止计数，得到从发射到接收的时间t 后,单片机读取温度值补偿声速,利用测距公式可计算出被测距离，同时由无线通信模块将测量数据传到下位机进行显示和语音播报。
系统总体框图如图所示。
图4.1.1发射模块图4.1.2 接收模块超声波发生器可以分为两类：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。
本课题属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现。
超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。
实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。
此次设计采用反射波方式。
4.2 电容设计与计算HC-SR04超声波测距模块的主要技术参数使用方法如下所述：1. 主要技术参数：①使用电压：DC5V②静态电流：小于2mA③电平输出：高5V④电平输出：低0V⑤感应角度：不大于15度⑥探测距离：2cm-450cm HC-SR04超声波测距模块实物图⑦高精度：可达3mm2. 接线方式：VCC、trig（控制端）、echo（接收端）、GND使用方法：给Trig端发一个10uS以上的高电平，就可以在接收口Echo端等待高电平输出。
一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的值，此时就为此次测距的时间,方可算出距离。
3. 模块工作原理：①采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号 (在我们的程序中我们为了确保有效触发，给了约持续20us时间宽度的高电平)；②模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；③有信号返回，通过Echo输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间．测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2；电容的选择理论上，电容越大，阻抗越小，通过的频率也高。
但实际上电容超过1uf大多为电解电容，有很大的电感成分。
所以频率过高后阻抗反而会增加。
电容的作用就是通高频阻低频。
4.3 其他参数的计算综上（一）和（二）结合今年《单片机原理及接口技术》所学的关于51单片机的知识，我们提出了自己的设计方案：以51单片机作为主控制器，在超声波模块HC-SR04的‘Trig’端加一个大于10us 的高电平(本次设计中我们为了确保有效触发，程序中设置了约为20us的高电平进行触发)，触发发射端产生超声波，同时在接收端(‘Echo’端)等待高电平的输出，一旦检测到有高电平的输出就打开定时器0进行计时。
根据所给超声波模块的技术资料可知：‘Echo’端高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
当超声波遇到障碍物，回波被接收端接收到后，‘Echo’端变为低电平。
此时关闭定时器0(令TR=0)，读出定时器的值。
这个值即为超声波的传播时间(单位为us)。
根据声波在空气中的传播速度，方可算出距离。
【测试距离≈(高电平时间*声速(340M/S))/2】将此距离进行处理，在数码管上利用动态扫描法实时显示。
我们在Visio中绘制出系统的结构框图如下图所示：系统的结构框图在明确了系统的整个结构后，我们将整个系统划分为：超声波模块、显示模块，以及51单片机外围工作电路模块。
本次所给的超声波测距模块，集成度很高，很好用。
刚领到器件，我们就进行了测试：给‘Trig’端一个约为20us的高电平，再在‘Echo’端接一个测试灯，‘Vcc’和‘GND’分别接电源的正，负极，当上电后可以发现测试灯会变亮，而且障碍物距离越远，（不能太远，太远会到达该模块的测距盲区，这样灯是常亮的）测试灯亮的时间越长。