Arduino 超声波测距模块

Arduino  超声波测距模块
Arduino  超声波测距模块

超声波测距模块

一、应用前景

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,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。

二、产品介绍

超声波测距模块能提供2cm-450cm非接触式感测距离,测距的精度可

高达3mm,能很好的满足我们正常的要求。该模块包括超声波发送器、接收器和相应

的控制电路。

三、工作原理

先来看下它的工作时序:

1、我们先拉低TRIG,然后至少给10us的高电平信号去触发;

2、触发后,模块会自动发射8个40KHZ的方波,并自动检测是否有信号返回。

3、如果有信号返回,通过ECHO输出一个高电平,高电平持续的时间便是超声

波从发射到接收的时间。那么测试距离=高电平持续时间*340m/s*0.5;

四.电气参数

工作电压:0.5V(DC) 工作电流:15mA

探测距离:2-450cm 探测角度:15度

输入触发脉冲:10us的TTL电平

输出回响信号:输出TTL电平信号(高),与射程成正比

五、使用说明

模块各引脚说明如上图示,在Arduino下使用只要控制Trig和Echo两端口就行了,具体的将他们接到两个数字端口,关于如何控制,下面将有例程说明,再则接好电源和地就行了。。。。。

六、模块测试

又到了模块测试阶段了,到这往往是最精彩的了,话不多说,说干就干,先来看下我们这次要点什么吧

Arduino控制器× 1

USB数据线×1

超声波模块× 1

嗯,就这么些,下面来看下连接情况

上面的D4、D5指的就是数字端口的4、5号引脚,下面还有具体的连接实物可供参考

好了,我们这次要做的就是学会如何使用它去测距离,并在电脑的显示屏上显示出来,当然如果你要做的好看些,可以加个lcd或是数码管之类的,我们这里就是做个功能测试,就是个启发过程。

嗯,下面有我们的测试代码。

int inputPin=4; // define ultrasonic signal receiver pin ECHO to D4

int outputPin=5; // define ultrasonic signal transmitter pin TRIG to D5 void setup()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(inputPin, INPUT);

pinMode(outputPin, OUTPUT);

}

void loop()

{

digitalWrite(outputPin, LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(outputPin, HIGH); // Pulse for 10μs to trigger ultrasonic detection

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(outputPin, LOW);

int distance = pulseIn(inputPin, HIGH); // Read receiver pulse time distance= distance/58; // Transform pulse time to distance

Serial.println(distance); //Ourput distance

delay(50);

}

当然,把上面的测试代码编译通过,下载到我们的Arduino控制板中,并打开Serial Monito窗口,便能看到一连串的数据显示,那就是我们要的,就像下面的一样。。。。。

好的,测试结果有了,可以正常使用^-^ 那么本次的介绍也就要告一段落了。。。

七、结束语

希望我上面所讲的对您的学习会带来帮助,如果您还有什么不明白的,可以与我们联系,我们将尽力为你解答。好了,这次就到这了,下次见,谢谢!

超声波测距系统设计

目录 一、课程设计目的 (2) 二、内容及要求 (2) 2.1、设计内容 (2) 2.2、设计要求 (2) 三、超声波传感器的工作原理 (2) 四、系统框图 (3) 五、单元电路设计原理 (3) 5.1、51系列单片机的功能特 (4) 5.2、超声波发射电路 (4) 5.3、超声波检测接收电路 (5) 六、完整的电路图………………………………………………………………… 七、程序流程图 (6) 八、参考文献 (7) 九、设计中的问题及解决方法 (7) 十、总结 (7)

一、课程设计目的 通过《传感器及检测技术》课程设计,掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。 二、内容及要求 超声波测距系统设计 2.1设计内容 采用40KHz的超声波发射和接收传感器测量距离。可采用发射和接收之间的距离,也可将发射和接收平行放在一起,通过反射测量距离。 功能:1)LED数码管显示测量距离,精确到小数点后一位(单位:cm)。 2)测量范围:30cm~200cm。 3)误差<0.5cm。 4)其它。 2.2设计要求 1)掌握传感器的工作原理及相应的辅助电路设计方法。 2)独立设计原理图及相应的硬件电路。 3)设计说明书格式规范,层次合理,重点突出。并附上详细的原理图。 三、超声波传感器的工作原理 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农业生产等自动化的使用要求。 目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并综合各方面因素,本文采用AT89C51单片机作为控制器,用动态扫描法实现LED数字显示,超声波驱动信号用单片机的定时器。 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。 理论计算 如图1所示为反射时间法,是利用检测声波发出到接收到被测物反射回波的时间来测量距离其原理如图所示,对于距离较短和要求不高的场合我们可认为空气中的声速为常数,我们通过测量回波时间T利用公式(T/2) C S=其中,S为被 * 测距离、V为空气中声速、T为回波时间(T2 =),这样可以求出距离: T1 T+

#基于单片机的超声测距系统

基于单片机的超声测距系统 【摘要】:基于传统的方法在很多特殊场合:如带腐蚀的液体,强电磁干扰,有毒等恶劣条件下,测量距离存在不可克服的缺陷,超声测距能很好的解决此类的问题。本论文主要对单片机超声测距系统的原理,单片机的使用等进行了分析:对超声波的发生电路和接受电路,DS18B20温度采集电路,LCD 显示电路。硬件制作和软件设计,对系统进行误差分析。 【关键字】:超声波测距,单片机,DS18B20温度补偿,LCD 显示,软件设计。 第一章 引言 1.1 单片机使用系统概述 单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式使用计算机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。 嵌入式系统无疑是当前最热门、最具有发展前景的IT 使用之一。嵌入式系统的使用可以使传统的电子系统升级成为智能化的电子产品,使其成为具有“生命”的现代化智能系统。现代社会中嵌入式系统无处不在,早已被使用在国防、国名经济、以及人们生活的各个领域,主要可以归纳一下几个方面: (1)军事装备:各式武器控制(火炮控制、弹道控制、炮弹引信等),坦克、舰艇、轰炸等各种电子装备,雷达、电子对抗、军事通讯装备等。 (2)家用电器:各种家电产品,如数字电视、机顶盒、数码相机、VCD 、DVD 、可视电视、洗衣机、手机、智能玩具等。 (3)工业控制:各种智能仪器仪表、数控装置、可编程控制器、分布式控制系统、工业机器人、机电一体化设备、汽车电子设备等。 (4)商用设备:各种收款机、POS 端、IC 卡输入设备、自动柜员机、防盗系统等。 (5)办公用品:复印机、打印机、传真机、手机、PDA 、变频空调设备、通信终端、程控变换机、网络设备等。 (6)医疗电子设备:各种医疗电子仪器,如X 光机、超声诊断仪、心脏起搏器、监护仪等,以及辅助诊断系统、专家系统等。 单片机使用系统的设计包括单片机基本扩展、外围电路设计和程序设计、单片机使用系统开发环境、系统可靠性设计、电磁兼容性设计等内容。通常开发一个单片机系统的步骤如下: 图1.1.1 设计步骤 在 线 调 试 软 硬 件 脱 机 运 行 安 装 调 试 制 作 P C B 板 设 计 单 元 电 路 总 体 方 案 设 计

超声波测距仪的设计说明

题目:超声波测距仪的设计 超声波测距仪的设计 一、设计目的: 以51单片机为主控制器,利用超声波模块HC-SR04,设计出一套可在数码管上实时显示障碍物距离的超声波测距仪。 通过该设计的制作,更为深入的了解51的工作原理,特别是51的中断系统及定时器/计数器的应用;掌握数码管动态扫描显示的方法和超声波传感器测距的原理及方法,学会搭建51的最小系统及一些简单外围电路(LED显示电路)。从中提高电路的实际设计、焊接、检错、排错能力,并学会仿真及软件调试的基本方法。 二、设计要求: 设计一个超声波测距仪。要求: 1.能在数码管上实时显示障碍物的实际距离; 2.所测距离大于2cm小于300cm,精度2mm。 三、设计器材: STC89C52RC单片机 HC-SR04超声波模块 SM410561D3B四位的共阳数码管 9014三极管(4) 按键(1) 电容(30PF2,10UF1) 排阻(10K),万用板,电烙铁,万用表,5V直流稳压电源,镊子,钳子,

导线及焊锡若干,电阻(200欧5)。 四、设计原理及设计方案: (一)超声波测距原理 超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射同时开始计时,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中断停止计时。通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波,从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T,然后求出距离L。基本的测距公式为:L=(△t/2)*C 式中 L——要测的距离 T——发射波和反射波之间的时间间隔 C——超声波在空气中的声速,常温下取为344m/s 声速确定后,只要测出超声波往返的时间,即可求得L。 根据本次设计所要求的测量距离的围及测量精度,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15us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。 (二)超声波测距模块HC-SR04简要介绍 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:DC5V ②静态电流:小于2mA ③电平输出:高5V

基于单片机的超声波测距系统设计实验报告 - 重

指导教师评定成绩: 审定成绩: 自动化学院 计算机控制技术课程设计报告设计题目:基于单片机的超声波测距系统设计 单位(二级学院): 学生姓名: 专业: 班级: 学号: 指导教师: 负责项目: 设计时间:二〇一四年五月 自动化学院制

目录 一、设计题目 (1) 基于51单片机的超声波测距系统设计 (1) 设计要求 (1) 摘要 (2) 二、设计报告正文 (3) 2.1 超声波测距原理 (3) 2.2系统总体方案设计 (4) 2.3主要元件选型及其结构 (5) 2.4硬件实现及单元电路设计 (9) 2.5系统的软件设计 (13) 三、设计总结 (17) 四、参考文献 (17) 五、附录 (18) 附录一:总体电路图 (18) 附录二:系统源代码 (18)

一、设计题目 基于51单片机的超声波测距系统设计 设计要求 1、以51系列单片机为核心,控制超声波测距系统; 2、测量范围为:2cm~4m,测量精度:1cm; 3、通过键盘电路设置报警距离,测出的距离通过显示电路显示出来; 4、当所测距离小于报警距离时,声光报警装置报警加以提示; 5、设计出相应的电子电路和控制软件流程及源代码,并制作实物。

摘要 超声波具有传播距离远、能量耗散少、指向性强等特点,在实际应用中常利用这些特点进行距离测量。超声波测距具有非接触式、测量快速、计算简单、应用性强的特点,在汽车倒车雷达系统、液位测量等方面应用广泛。本次课设利用超声波传播中距离与时间的关系为基本原理,以STC89C52单片机为核心进行控制及数据处理,通过外围电源、显示、键盘、声光报警等电路实现系统供电、测距显示、报警值设置及报警提示的功能。软件部分采用了模块化的设计,由系统主程序及各功能部分的子程序组成。超声波回波信号输入单片机,经单片机综合分析处理后实现其预定功能。 关键词:STC89C52单片机; HC-SR04;超声波测距

超声波测距系统设计

中北大学 物联网工程专业 无线传感器网络课程设计 报告 课题名称:超声波测距系统设计 班级: 13270841 指导教师:马永 开设时间: 2016 年 6 月

目录 一、课程设计目的 (1) 二、课程设计题目 (1) 三、课程设计内容、要求 (1) 1、设计内容 (1) 2、设计要求 (1) 四、传感器工作原理 (1) 1.超声波传感器 (1) 2.温度传感器DS18B20 (3) 五、系统框图 (3) 六、单元电路设计原理 (4) 1、超声波发射电路 (4) 2、超声波检测接收电路 (4) 3、单片机最小系统 (5) 3.1、STC89C52芯片 (5) 3.2 复位电路 (5) 3.3 晶振电路 (6) 4、显示部分 (7) 5、温度检测电路 (7) 七、软件设计与系统调试 (8) 1、主程序流程图 (8) 1.1发射程序与接收程序流程图 (9) 1.2 中断子程序流程图 (10) 1.3 距离计算与显示子程序 (11) 2.系统调试 (12) 八、设计中的问题及解决方法 (12) 九、总结 (13) 十、参考文献 (14)

一、课程设计目的 通过《无线传感器网络》课程设计,掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。 二、课程设计题目 超声波测距系统设计 三、课程设计内容、要求 1、设计内容 采用40KHz的超声波发射和接收传感器测量距离。采用发射和接收平行放在一起,通过反射测量距离。根据温度传感器DS18B20所采集的温度数据来修正测距系统中的声速,从而使超声波测得的距离更准确。 功能:1)所有测距和温度数据均通过液晶显示器LCD1602 显示出来,距离精确到毫米,温度精确到小数点后一位(单位:摄氏度)。 2)测量范围:30mm~2000mm。 3)误差<5mm。 4)其它。 2、设计要求 1)掌握传感器的工作原理及相应的辅助电路设计方法。 2)独立设计原理图及相应的硬件电路。 3)设计说明书格式规范,层次合理,重点突出。并附上详细的原理图 四、传感器工作原理 1. 超声波传感器 本次设计超声波传感器采用电气方式中的压电式超声波传感器分机械方式

基于单片机的超声波测距系统实验报告

基于单片机的超声波测距系统实验报告

一、实验目的 1.了解超声波测距原理; 2.根据超声波测距原理,设计超声波测距器的硬件结构电路; 3.对设计的电路进行分析能够产生超声波,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; 4.以数字的形式显示所测量的距离; 5.用蜂鸣器和发光二极管实现报警功能。 二、实验容 1.认真研究有关理论知识并大量查阅相关资料,确定系统的总体设计方案,设计出系 统框图; 2.决定各项参数所需要的硬件设施,完成电路的理论分析和电路模型构造。 3.对各单元模块进行调试与验证; 4.对单元模块进行整合,整体调试; 5.完成原理图设计和硬件制作; 6.编写程序和整体调试电路; 7.写出实验报告并交于老师验收。 三、实验原理 超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波,从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距S=Ct/2,式中的C为超声波波速。由于超声波也是一种声波,其声速C与温度有关。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,则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理,单片机(AT89C51)发出短暂的40kHz信号,经放大后通过超声波换能器输出;反射后的超声波经超声波换能器作为系统的输入,锁相环对此信号锁定,产生锁定信号启动单片机中断程序,得出时间t,再由系统软件对其进行计算、判别后,相应的计算结果被送至LED显示电路进行显示。 (一)超声波模块原理: 超声波模块采用现成的HC-SR04超声波模块,该模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能,测距精度可达高到 3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理:采用 IO 口 TRIG 触发测距,给至少 10us 的高电平信号;模块自动发送 8 个 40khz 的方波,自动检测是否有信号返回;有信号返回,通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平,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。实物如下图1。其中VCC 供5V 电源,GND 为地线,TRIG 触发控制信号输入,ECHO 回响信号输出等四支线。

一款串口输出超声波测距模块使用范例

一款串口输出超声波测距模块使用范例 一、模块简介: 该串口输出超声波测距模块采用STC11F04E单片机作处理器,工作电源:DC5V,工作电流10mA。测量数据输出方式为TTL串口输出,数据格式为标准的ASCII码,数据由:空格位(起始位)+百+十位+个位。工作方式有两种:一是连续测量方式;二是查询测量方式。

测量范围:方式一:5cm~200cm(盲区5cm);方式二:25cm~350cm(盲区25cm)。 测量过程中,当接收不到障碍物反射的回波时,输出“C C C”,当测量低于下限值(在盲区内)时显示“- - -”。测量结果由模块上的输出端口输出,输出方式为串口(TTL电平)输出。测量结果可通过电脑进行显示。模块使用串口通讯可靠性更高,

同时可以通过电脑串口采集数据,编写通讯程序非常的 便捷。 波特率:1200 校验位:无 数据位:8 停止位:无 ASCII码数据格式:空格位(起始位)+百+十位+个位。 二、模块的使用设置 下图为模块的背面图片。图中标有A、B、C短接焊 盘是作为设置测量方式用;标有0-7的短路焊盘是设置 查询方式下的模块地址用。

方式1:设置为小盲区期测量。设置方法,标号为B 的焊盘即单片机的P3.5 脚与地断开,这时的测量范围为:5-200;这种方式下,测量盲区值小,适合长时间近距离测量用。 方式2: 设置为远距离测量,这种方式,盲区值相对较大,测量相对较远一些,设置方法:将标号为B的焊盘即单片机的P3.5 脚与地短接,这时的测量范围

为:25-350厘米。 方式3:连续方式测量。将标号为A的焊盘即单片机的P3.4 脚与地断开,这时模块测量方式是连续的进行 测量,测量间隔为1-2次/秒,每测量一次,就将测量结果通过串口送出。 方式4:查询方式测量。将标号为A的焊盘即单片机的P3.4 脚与地短接,这时的测量方式为查询方式测量,即通过控制设备向模块发出一个命令后,模块才测量一次。查询方式下,每向测距模块发送一次查询命令,模 块才进行测量一次,完成测量后即将测量结果通过串口 发送出来。设置成查询方式,模块可多块模块连接在一 起组网测量。 查询命令格式:AT+CL=1-255(1-255为模的的地址 编码,每个模块的地址编码由模块上单片机P1口与地短接的情况决定,各块模块的编码可独立,由使用者自己 设定,设定范围1-255,只在查询方式下有效),数据格式为16进制数据。 三、模块使用 为减小本超声波测距模块外形尺寸,该超声波测距 元件采用双面安装,全部元件安装在一块长6cm宽2.5cm 的PCB上。模块可用作应用系统的测距模块。因为它是 串口TTL电平输出的。可应用在倒车雷达、机器人避障、

汽车倒车系统中超声波测距模块的设计

收稿日期:2006-12-13 作者简介:彭翠云(1979-),女,湖北省荆门市人,硕士生,研究方向为汽车倒车辅助系统。 文章编号: 1004-2474(2008)02-0251-04汽车倒车系统中超声波测距模块的设计 彭翠云1,赵广耀2,戎海龙3 (1.安徽工程科技学院机械学院,安徽芜湖,241000;2.东北大学机械工程与自动化学院, 辽宁沈阳110004;3.东南大学自动化学院,江苏南京,210096) 摘 要:介绍了以Cy gnal 8051F 330单片机为控制器,用于汽车倒车的超声波测距模块的硬件电路和软件设 计方案,在抗干扰设计等方面该模块采用了软硬件综合处理措施,实现了较高的测距精度和较宽的测距范围。在满足倒车系统要求的基础上,体现了简单、经济、实效、实用的特点,文章给出了该模块的实际调试效果和误差分析结果。 关键词:超声波测距;带通滤波;单片机中图分类号:T P212 文献标识码:A The Design of Ultrasonic Distance -Measuring S ystem Used on Car -backing System PENG Cui -yun 1 ,ZHAO Guang -yao 2 ,R ONG Hai -long 3 (1.Dept .of M echanical Engineering ,An hui University of Technology and S cien ce ,Wu hu Anhui 241000,China ; 2.C ollege of M echanical E ngineering an d Automation ,Northeastern University ,Shenyang 110004,China ; 3.College of Automation ,S ou theastern University ,Nanjing 210096,China ) A bstract :A n per so nally desig ned ultr aso nic distance -measuring sy stem is intro duced and its hardw are circuits and softw are design me tho ds are giv en in this pape r ,which ba ses o n Cyg na l 8051F330sing le chip ,a nd is applied to ca rbacking sy stem .In the sy stem ,some impr ovement on bo th ha rdw are a nd softw are is adapted ,w hich makes the sy stem has better precisio n and wider measuring range .M o reove r ,besides its capability o f satisfy the requirement raised by car -backing sy stem ,the system ha s other characters such as briefness ,economy ,actual effect ,practicality e tc ..T he practical debugg ing results and err or a nalyzing results a re given at the end of this paper . Key words :ultrasonic distance -measuring ;bandpass -filtr ation ;sing le chip 超声波测距是利用超声波指向性强、能量消耗缓慢并因而在特定介质中传输距离远的特点,通过发射具有特征频率的超声波实现对被摄目标距离的探测[1]。本文主要探讨倒车系统的超声波测距模块的设计与实现。超声测距模块作为汽车外部环境传感器,其用途是向决策系统实时提供汽车与障碍物的间距,以利于汽车蔽障。为克服以往超声波测距模块因采用超声波专用集成电路而造成的电路固定,应用不灵活,抗干扰和抗噪声能力差等不足,本超声波测距模块以Cy gnal 8051F330单片机为核心,并侧重发送模块和回波接收预处理模块的开发与实验研究,获得了较高的测距精度和较宽的测距范围,能满足倒车系统要求。该模块选用器件较廉价且易获取,体现出简单、经济、实效、实用的特点。 1 硬件设计 为使超声测距模块和决策系统之间的接口线最少,本设计采用模拟口方式而不采用串口、SM Bus 等方式。该方式即决策系统从超声波测距模块获得的距离信息为一模拟电压,该模拟电压正比于被测 距离。 为实现控制系统的简单化,本超声测距模块的中央处理器采用Cyg nal 8051F330单片机[2],该单片机较其他单片机(如F060等)外设规模小,仅有17个I /O 口,虽然功能上显得不够强劲,但其指令执行速度并未降低,加上其20引脚的精简封装,已广泛应用于所需功能较为简单的小规模控制电路中。对于倒车超声波测距系统可谓是合适的选择。 图1为超声测距模块的原理。单片机每隔一定时间间隔向超声波换能器发送一串频率为40kHz (超声波换能器的谐振频率)的激励脉冲,使超声波换能器向需要探测的方向发射出超声波,同时开始定时,一旦接收到返回的超声波信号即停止定时,获得超声波往返时间,由超声波脉冲在空气中传输的速度,便可计算出超声波换能器与目标物体间距离。 第30卷第2期压 电 与 声 光 Vo l .30No .22008年4月 PI EZO EL ECT ECT RICS &ACO U ST OO P T ICS Apr .2008

超声波测距系统设计

摘要 随着科技的发展,人们生活水平的提高,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,由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素,城市给排水系统,特别是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,因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理,人们生活舒适显得非常重要。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。 介绍了一种以A T 89C2051 单片机为核心, 利用超声波的特性设计出低成本、高精度测距仪的方法。给出了这种测距仪的硬件原理电路和主要的软件设计思路,用Psp ice 对硬件的主要部分进行了模拟仿真。根据理论分析和试验统计对设计进行改进, 电路达到了预期的效果。 关键词:AT89C2051; 超声波;测距 Abstract With the development of science and technology, the improvement of people's tandard of living, speeding up the development and construction of the city. Urban rainage system have greatly developed their situation is constantly improving. However,due to historical reasons many unpredictable factors in the synthesis of her time, the city drainage system. In particular drainage system often lags behind urban construction.Therefore, there are often good building excavation has been building facilities to upgrade the drainage system phenomenon. It brought to the city sewage, and it is clear to the city sewage and drainage culvert in the sewage treatment system. comfort is very important to people's lives. Mobile robots designed to clear the drainage culvert and the automatic control system Free sewage culvert clear guarantee robot, the robot is designed to clear the culvert sewage to the core. Control System is the core component of the development of ultrasonic range finder. Therefore, it is very important to design a good ultrasonic range finder. A kind of u lt rason ic telem eter based on A T 89C205 is in t roduced. Th is telem eter is provided w ith som e m er it s such as low co st and h igh2accu racy becau se of the u lt rason ic w ave character ist ic. The hardw are p r incip le elect r ic circu it and them ain sof tw are design idea are show ed. The sim u lat ion of the m ain par t of the hardw are has been done w ith P sp ice. A t last, acco rding to the theo ret ical analysis and the exper ience som e imp rovem en t s of the design are m ade. The system has ach ieved the an t icipated effect. Key words:AT89C2051; Silent Wave;Measure Distance

超声波测距技术综述

文献综述 题目超声波测距技术综述学生姓名 专业班级 学号 院(系)电气信息工程学院指导教师 完成时间2014 年06月01日

超声波测距技术综述 摘要 我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。超声波具有指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远等特点,同时它是一种非接触式的检测方式,不受光线、被测对象颜色等影响,因此经常被用于距离的测量。超声测距技术在工业现场、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。因此,深入研究超声波测距的理论和方法具有重要的实践意义。 关键词超声波超声波测距车辆导航物位测量

1 引言 1.1 超声波简介 一般认为,关于超声的研究最初起始于1876年F1Galton的气哨实验。当时Galton 在空气中产生的频率达300K Hz,这是人类首次有效产生的高频声。而科学技术的发展往往与一些偶然的历史事件相联系。对超声的研究起到极大推动作用的是,1912年豪华客轮Titanic号在首航中碰撞冰山后的沉没,这个当时震惊世界的悲剧促使科学家们提出用声学方法来预测冰山,在随后的第一次世界大战中,对超声的研究得以进一步的促进。 近些年来,随着超声技术研究的不断深入,我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。再加上其具有的高精度、无损、非接触等优点,超声的应用变得越来越普及。目前已经广泛的应用在机械制造、电子冶金、航海、航空、宇航、石油化工、交通等工业领域。此外在材料科学、医学、生物科学等领域中也占据重要地位。 而我国,关于超声波的大规模研究始于1956年。迄今,在超声的各个领域都开展了研究和应用,其中有少数项目已接近或达到了国际水平。 1.2 超声波测距简介 超声测距指的是利用超声波的反射特性进行距离测量,是一种非接触式的检测方式。与其它方法相比,如电磁的或光学的方法,它不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。特别是应用于空气测距,由于空气中波速较慢,其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来,具有很高的分辨力,因而其准确度也较其它方法为高。超声波测距仪,可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控和移动机器人的研制上,也可在潮湿高温,多尘等恶劣环境下工作。例如:液位、厚度、管道长度等场合。 超声波测距作为一种典型的非接触测量方法,在很多场合,诸如工业自动控制,建筑工程测量,机器人视觉识别,倒车防撞雷达,海洋测量,物体识别等方面得到广泛的应用。超声波具有指向性强、能量消耗缓慢且在介质中传播的距离较远的优点。与激光测距、红外线测距相比,超声波对外界光线、色彩和电磁场不敏感,更适于黑暗、

10米超声波测距仪设计实现

10米超声波测距仪设计实现 一、功能要求 设计一个超声波测距仪,可以测量测距仪与被测物体间的距离。要求测量范围0.1~10.00米,测量精度1cm,测量时与被测物体不接触,并将测量结果显示出来。 二、系统硬件电路 1.单片机系统及显示电路 单片机采用89C51或89S51。采用12MHz高精度晶振,以获得较稳定的时钟频率,减小测量误差。单片机用p1.0端口输出超声波换能器所需的40Hz方波信号,利用外中断0口监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位共阳极LED数码管,段码用74LS244驱动,位用PNP8550驱动。 2.超声波发射电路 主要由74LS04和超声波换能器T构成。这种推挽形式的方波信号可以提高发射强度。反相器并联提高驱动能力。上拉电阻R1、R2提高74LS04输出高电平的驱动能力。 3.超声波接收电路 CX20106A是接收38KHz超声波的芯片,可利用它做接收电路。 4.系统程序 超声波测距仪的软件主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。 主程序:

开始 系统初始化 发送超声波脉冲 等待反射超声波 计算距离 显示结果 丢系统初始化,设置T0为方式1,EA=1,P0,P2清0。为避免超声波发射器直接接传送到接收器,需要延时0.1ms。由于时钟的频率是12MHz,计数器每计一个数就是1us。如果按声速344m/s,则d=c*t/2=172T0 cm 超声波发生子程序:通过P1.0端口发送2个左右超声波脉冲信号,脉宽12us,同时T0计数。 超声波测距仪利用中断0检测返回的超声波,一旦接收到返回的信号,立即进入中断。中断后就立即关闭T0停止计时。如果计数器益出则测试不成功。 3方案设计和选择 根据本次设计的要求,方案的选择应力求实用性强,性价比高,使用简单。 3.1 超声波测距的基本原理 谐振频率高于20kHz的声波被称为超声波。超声波

US100使用说明

厦门智控
USUS-100 超声波测距模块
1. 概述
US-100 超声波测距模块可实现 0~4.5m 的非接触测距功能, 拥有 2.4~5.5V 的宽电压输入范围,静态功耗低于 2mA,自带温 度传感器对测距结果进行校正,同时具有 GPIO,等多种通信方 式,内带看门狗,工作稳定可靠。
2. 主要技术参数 电气参数
工作电压 静态电流 工作温度 输出方式 感应角度 探测距离 探测精度
USUS-100 超声波测距模块
DC 2.4V~5.5V 2mA -20~+70 度 电平或 UART(跳线帽选择) 小于 15 度 2cm-450cm 0.3cm+1%
本模块实物图及 实物图及尺寸 3. 本模块实物图及尺寸
本模块如图 3.1 和图 3.2 所示:

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图 3.1: US-100 正面图
图 3.2:US-100 背面图
本模块的尺寸:45mm*20mm*1.6mm。板上有两个半径为 1mm 的机械孔,如图 3.3 所示:
图 3.3:US-100 尺寸图
4. 接口说明
5 Pin 接口为 2.54mm 间距的弯排针,如图 4.1 所示:

厦门智控
图 4.2:5 Pin 接口 从左到右依次编号 1,2,3,4,5。它们的定义如下: 1 号 Pin:接 VCC 电源(供电范围 2.4V~5.5V)。 2 号 Pin:接外部电路的 Trig 端。 3 号 Pin:接外部电路的 Echo 端。 4 号 Pin:接外部电路的地。 5 号 Pin:接外部电路的地。
电平触发测距 测距工作原理 5. 电平触发测距工作原理
电平触发测距的时序如图 5.1 所示:
10US
8 40K
图 5.1:US-100 测距时序图

高精度超声波测距系统设计

高精度超声波测距系统设计。 引言 利用超声波测量距离的原理可简单描述为:超声波定期发送超声波,遭遇障碍物时发生反射,发射波经由接收器接收并转化为电信号,这样测距技术只要测出发送和接收的时间差, 然后按照下式计算,即可求出距离: 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,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求, 因此,广泛应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。目前的测距量程上能达到百米数量级,测量的精度往往能达到厘米数量级。本文在分析现有超声波测距技术基础之上, 给出了一种改进方案,测量精度可达毫米级。 2 系统方案分析与论证 2.1 影响精度的因素分析 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。 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=344 m/s(20℃室温),忽略声速的传播误差。则测距误差s△t<0.000 002 907 s,即2.907 ms。根据以上过计算可知,在超声波的传播速度是准确的前提下,测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级,就能保证测距误差小于1 mm的误差。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的定一时器能保证时间误差在 1 mm的测量范围内。

超声波测距模块说明

最近做超声波测距,就是简单的测量引脚高电平的时间。 思路是这样的 1.使用8MHZ时钟,不分频 初始化Timerx_Init(235,1);//8Mhz的计数频率,计数到235为1cm距离 2. PA0高电平时,打开定时器,测量时间 while(PAin(0)) { TIM3->CR1|=0x01; //使能定时器3 } TIM3->CR1|=0x00; //关闭定时器3 S=temp/2 //测量距离为总路程一半 temp=0;//计数值清零 3.计数到235时,产生中断,进入中断函数。执行temp++操作 void TIM3_IRQHandler(void) { if(TIM3->SR&0X0001)//溢出中断 { temp++; } TIM3->SR&=~(1<<0);//清除中断标志位 } 4.得出距离值S 初学定时器,这样测距思路对吗 实际测试后,S值一直为0,为什么

超声波测距模块说明 1.模块引脚 从左到右(见图)模块引脚分别为:VCC、trig(控制端)、echo(接收端)、out(空脚)、GND 2.主要技术参数: 1:使用电压:DC5V 2:静态电流:小于2mA 3:电平输出:高电平VCC-0.2V 低<0.2V 4:感应角度:不大于15 度 5:探测距离:0.02m-5m 6:探测精度:3mm(既然探测精度精确到毫米,就是说数据可以显示到毫米级,也就是四位数了!) 板上接线方式:VCC、trig(控制端)、echo(接收端)、out(空脚)、GND。OUT 脚为防盗模块时的开关量输出脚,测距模块不用此脚! 3.使用方法: (1)采用IO 触发测距,给TRIG 至少10us 的高电平信号(实际上25us 最佳);此处通过IO口给一个高电平就行了。(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)有信号通过ECHO 返回,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.此处用定时

超声波测距模块的毕业设计

西南科技大学毕业设计(论文) 题目名称:超声波测距模块的设计 年级:■本科□专科 学生学号: 学生姓名:指导教师: 学生单位:技术职称: 学生专业:教师单位:信息工程学院 西南科技大学教务处制

超声波测距模块的设计 摘要:超声波测距应用十分广泛。论文在分析可行性、可靠性的基础上,参照工程设计方法,确立了结构化设计的思路。本文设计了一套超声波检测系统,该系统是一种基于AT89C51 单片机的超声波测距系统,它根据超声波在空气中传播的反射原理, 以超声波传感器为接口部件, 应用单片机技术和超声波在空气中的时间差来测量距离。该系统主要由主控制器模块、超声波发射模块、超声波接收模块和显示模块等四个模块构成。设计利用51单片机系统的I/O口,使超声波传感器发出40KHz的超声波,反射回来的超声波信号,经过放大和整形电路进入单片机,比较调试后确定其对应的距离,完成测距。可实现3米内测距,盲区7厘米,具有LCD显示功能。 关键词:超声波;超声波传感器;AT89C51单片机;LCD显示单元;测距仪

Design of Ultrasonic Distance measurement Abstract: The ultrasonic ranging application is extremely widespread. After the feasibility and reliability has been analysised, the structure design technique was established. This article introduces an ultrasonic distance measurement based on the AT89C51 single-chip computer, the system according to ultrasound in the air reflection principles of the dissemination. And it uses the ultrasound sensor as interface components for the application of the distance measure based by single-chip computer technology and the margin of time that ultrasound transmit in air, thereby the systems of design of ultrasonic test comes into being. The system primarily composed by the four modules : the controller module,ultrasonic launch module, ultrasound receiving module and display modular. The I/O ports of the 51 single-chip computer were used to cause the ultrasonic transducer to send out the 40kHz ultrasonic wave. The reflected signal enter the 51 after the enlargement and feedback circuit, and the system will complete the range finder by debugging the corresponding distance. This design can realize 3 meters in range finders, with the 7 centimeters blind spot, The system have the LCD demonstration. Keywords: ultrasonic, ultrasonic sensor, AT89C51 single-chip computer, LCD display unit, range finder

超声波测距实验报告

电子信息系统综合设计报告 超声波测距仪

目录 摘要 (3) 第一章绪论 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2 理论基础 (3) 1.3 系统概述 (4) 第二章方案论证 (4) 2.1 系统控制模块 (5) 2.2距离测量模块 (5) 2.3 温度测量模块 (5) 2.4 实时显示模块 (5) 2.5 蜂鸣报警模块 (6) 第三章硬件电路设计 (6) 3.1 超声波收发电路 (6) 3.2 温度测量电路 (7) 3.3 显示电路 (8) 3.4 蜂鸣器报警电路 (9) 第四章软件设计 (10) 第五章调试过程中遇到的问题及解决 (11) 5.1 画PCB及制作 (11) 5.2 焊接问题及解决 (11) 5.3 软件调试 (11) 实验总结 (13) 附件 (14) 元器件清单 (14) HC-SR04超声波测距模块说明书 (15) 电路原理图 (17) PCB图 (17) 程序 (18)

摘要 该系统是一个以单片机技术为核心,实现实时测量并显示距离的超声波测距系统。系统主要由超声波收发模块、温度补偿电路、LED显示电路、CPU处理电路、蜂鸣器报警电路等5部分组成。系统测量距离的原理是先通过单片机发出40KHz 方波串,然后检测超声波接收端是否接收到遇到障碍物反射的回波,同时测温装置检测环境温度。单片机利用收到回波所用的时间和温度补偿得到的声速计算出距离,显示当前距离与温度,按照不同阈值进行蜂鸣报警。由于超声波检测具有迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制的特点,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此在生产生活中得到广泛的应用,例如超声波探伤、液位测量、汽车倒车雷达等。 关键词:超声波测距温度测量单片机 LED数码管显示蜂鸣报警 第一章绪论 1.1设计要求 设计一个超声波测距仪,实现以下功能: (1)测量距离要求不低于2米; (2)测量精度±1cm; (3)超限蜂鸣器或语音报警。 1.2理论基础 一、超声波传感器基础知识 超声波传感器是利用晶体的压电效应和电致伸缩效应,将机械能与电能相互转换,并利用波的特性,实现对各种参量的测量。 超声波的传播速度与介质的密度和弹性特性有关,与环境条件也有关: 在气体中,超声波的传播速度与气体种类、压力及温度有关,在空气中传播速度为C=331.5+0.607t/0C (m/s) 式中,t为环境温度,单位为0C. 二、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动,便产生超声波。反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。 三、超声波测距原理 由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在空气中传播的距离较远,因而超声波

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