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1、超声波测距学习板超声波测距学习板超声波测距原理超声波测距原理 超声波发生器内部结构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本时，将压迫压电 晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。在超声探测电路中，发射端 得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲 宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。 超声测距大致有以下方法：超声测距大致有以下方法： 取输出脉冲的平均值电压，该电压（其幅值基本固定）与距离成正
2、比，测量电 压即可测得距离； 测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔 ，故被测距离 为。本测量电路采用第二种方案。由于超声波的声速与温度有关， 如果温度变化不大，则可认为声速基本不变。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。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 米秒，由单片机负责计时，单片机使用 12.0晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。 超声波学习板采用 STC89C52单片机晶振：12M，单片机用P1.0口输出超声波换能器 所需的40K方波信号，利用外中断INT0口监测超声波接收电路输出的返回信号，显 示电
3、路采用简单的 位共阳 LED数码管，断码用P0口驱动,位码用 9012 驱动超声波测距的算法设计：超声波测距的算法设计： 超声波在空气中传播速度为每秒钟 米（时）。 是声波返回的 时刻， 是声波发声的时刻， 得出的是一个时间差的绝对值，假定 ，则有 u65296X。由 于在这 的时间里，超声波发出到遇到返射物返回的距离。超声波测距器的系统框图如下图所示：超声波测距器的系统框图如下图所示：超声波测距器的系统框图如下图所示：超声波测距器的系统框图如下图所示：硬件部分硬件部分 超声波学习板采用STC89C52单片机，用 口输出超声波换能器所需的 方波信号，利用外中断 口监测超声波接收电路输出的返回信
4、号，显示 电路采用简单的 位共阳 数码管，断码用P0口驱动，位码用 9012驱动。 主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。 采用 STC89C52 来实现对 红外接收芯片和超声波转换模块的控 制。单片机通过 引脚经反相器来控制超声波的发送，然后利用单片机的 ，当 引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。 计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物 之间的距离。超声波发射电路原理图超声波发射电路原理图超声波接收电路：超声波接收电路：使用 集成电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波。其 总放大增益 。以下是 的引脚注释。
5、 脚：超声信号输入端，该脚的输入阻抗约为 。 脚：该脚与地之间连接 串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部 分， 改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻 或减小 ，将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但 的改变 会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为 4.7，C1F。 脚：该脚与地之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低； 脚：接地端。 脚：该脚与电源间接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率 ，阻值 越大，中心频率越低。例如，取 时，若取 ，则中心频率 。 脚： 该脚与地之间接一个积分电容，标准值为 ，如果该电容取得
6、 太大，会使探测距离变短。 脚：遥控命令输出端，它是集电极开路输出方式，因此该引脚必须接上一个上 拉电阻到电源端，推荐阻值为 ，没有接受信号是该端输出为高电平，有 信 号时则产生下降。 脚：电源正极，。超声波专用发射接收头：超声波专用发射接收头： 标有标有 字样的是发射头字样的是发射头 标有标有 字样的是接收头字样的是接收头软硬件调试及性能软硬件调试及性能 超声波测距仪的制作和调试，其中超声波发射和接收采用 的超声波换 能器 发射和 接收，中心频率为 ，安装时应保持两换能器中心轴 线平行并相距，其余元件无特殊要求。若能将超声波接收电路用金属壳 屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。根据测量范围要求不同，可适当调整与接收换能 器并接的滤波电容 的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。 硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。根据实际 情况可以修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适 应不同距离的测量需要。系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分 析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。注意：这份资料元器件编号和 PCB 上的元器件编号不对应。其他完全相同。请注意。
