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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划的,超声波测距总结报告成分专班一、超声波测距原理超声波是指频率高于20KHZ的机械波(我们采用40KHZ)。为了以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置超声波测距模块。该模块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。超声波测距的原理是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可以得到二倍的声源与障碍物之间的距离。即：D=C*T/2。其中，D为
2、超声波测距模块到障碍物之间的距离；C为超声波此时在空气中的传播速度；T为超声波的发收时间。在空气中，声波的传播速度一般受温湿度的影响，在没有温湿度传感器或对测量精度要求不高的情况下，一般取340m/s。在实验中，本程序采用C=340m/s。二、超声波测距模块：1、板上接线方式：VCC、trig、echo、GND2、模块工作原理：(1)采用IO触发测距，给10us以上的高电平信号;(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IO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;3、操作方法：用一个
3、控制口发一个10US以上的高电平,在接收口等待高电平输出.当有高电平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.如此不断的周期测,就可以移动测量的值了4、局限性：该模块在将电信号转化成声波的过程中，所产生的声波并不是理想中的矩形，而是一个类似花瓣一样形状，发送超声波的波束角大约为15度。在实际应用中，该波束应为一个立体的圆锥形，这也导致两个问题：1）随着探测距离的延长，探测障碍物方位的准确性下降。即无法对障碍物进行准确定位。2）探测距离越远，能量扩散越严重，在障碍物不理想的情况下，返回信号减弱，以至于在标准探测范围内，返回脉冲也达不到该模
4、块的判断阈值。三、单片机控制模块系统采用STC90C516RD+控制芯片。电路图：算法流程图如下：代码如下：超声波测距超声波传感器用于超声控制元件，它分为发射器和接收器。发射器将电磁振荡转换为超声波向空气发射，接收器将接受的超声波进行声电转换变为电脉冲信号。实质上是一种可逆的换能器，即将电振荡的能量转换为机械振荡，形成超声波；或者有超声波能量转换为电振荡。常用的传感器有T40-XX和R40-XX系列，UCM-40T和UCM-40R系列等；其中T代表发射传感器，R代表接收传感器，40为中心频率40KHZ。超声波的传播速度纵波、横波及表面波的传播速度取决于介质的弹性常数以及介质的密度。1.液体中的
5、纵波声速：C1=k/?2.气体中的纵波声速：C2=P?/?式中：K体积弹性模量?热熔比P静态压力?密度注：气体中声速主要受温度影响，液体中声速主要受密度影响，固体中声速主要受弹性模量影响；一般超声波在固体中传播速度最快，液体次之，气体中传播速度最慢。超声波测距原理通过超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时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。超声波在空气中的传播速度为v,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差t,就可以计算出发射点距障碍物的距离S,即:S=vt/2这就是所谓的时间差测距法或：由于超声波也是一种声波,其声速C
6、与温度有关,表1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。常温下超声波的传播速度是334米/秒,但其传播速度V易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大，如温度每升高1,声速增加约0.6米/秒。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。已知现场环境温度T时,超声波传播速度V的计算公式为：V=+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。超声波发生器可以分为两类：1、使用电气方式产生超声波；2、用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型，磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等
7、。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各有不同，因而用途也各有不同。目前较为常用的是压电式超声波发生器，其又可分为两类：顺压电效应：某些电介物质，在沿一定方向上受到外力作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上会产生电荷；当外力去掉后，又从新回到不带电的状态，这种将机械能转换为电能的现象称顺压电效应。逆压电效应：在电介质的极化方向上施加电场，会产生机械变形，当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失，这种将电能转化为机械能的现象称逆压电效应。系统框图超声波发射电路方案一利用555定时器构成多谢振荡器产生40KHz的超声波。如下图为555定时器构成的多谢振荡器，复位端4由单片机的口控制，当
8、单片机给低电平时，电路停振；当单片机给高电平时电路起振。接通电源后，电容C2来不及充电，6脚电压Uc=0，则U1=1,555芯片内部的三极管VT处于截止状态。这时Vcc经过R3和R2向C2充电，当充至Uc=2/3Vcc时，输出翻转U1=0，VT导通；这时电容C2经R2和VT放电，当降至Uc=1/3Vcc时，输出翻转U1=放电终止、又从新开始充电，周而复始，形成振荡。其振荡周期t1和放电时间t2有关，振荡周期为:T=t1+t2?(R3+2R2)C2f=1/T=1/(t1+t2)?/(R3+2R2)C2=40KHz有上面公式可知，555多谐振荡器的振荡频率由R2，R3，C2来确定。所以在电路设计时
9、，先确定C2,R2的取值，即C2=3300pf,R2=?。再将R2和C2的值代入上式中可得：R3=/C2f-2R2电子技术实验课程设计超声波测距系统总结报告自03胡效赫XX一、课题内容及分析首先根据课程所给的几个题目进行选择，由于自己最近在做电子设计大赛的平台设计，希望对超声波测距在定位方面应用有更详尽的了解，所以选择课题三超声波测距作为课程设计，内容如下：对课题进行分析：实验提供超声波传感器T40-16和R40-16，利用面包板和小规模芯片搭接电路，实现距离的测量及显示。大致思路即驱动发射端发出超声波，接收端收到返回的脉冲进行处理与计算得到测量距离并通过数码管和蜂鸣器显示。二、方案比较与选择
10、由于超声波测距方案原理基本相同，只要能够检测出发射到接收的时间，并通过相应计算就可以得到所测距离。所以问题大致分为驱动发射端、接收端检测、间隔时间计算与计算结果显示四部分。具体的方案设计如下：闸门脉冲源产生基准宽度为T的闸门脉冲，该脉冲一方面控制计数电路的计数启动和并产生计数器清零脉冲，使计数器从零开始对标准脉冲源输出的时钟脉冲计数。同时开启控制门，超声波振荡器输出的40kHz脉冲信号通过控制门，放大后送至超声波换能器，由发射探头转换成声波发射出去。该超声波经过一定的传播时间，达到目标并反射回来，被超声波换能器的接收探头接收变成电信号，经放大、滤波、电压比较和电平转换后，还原成方波。图中的脉冲
11、前沿检测电路检测出第一个脉冲的前沿，输出控制信号关闭计数器，使计数器停止计数。则计数器的计数值反映了超声波从发射到接收所经历的时间。三、模块化设计及参数估算1、闸门控制模块?设计思路555振荡电路产生频率为2Hz的脉冲，作为闸门脉冲源。RC微分电路将输出的2Hz脉冲进行微分运算产生脉冲信号，作为计数启动和计数清零的信号，分别控制D触发器的置高端和74LS90的清零端。?参数设计：555振荡电路T=(R1+2*R2)*C*ln2。其中R1取，R2接入10k滑动变阻器，最后实测，C取47uF。RC微分电路R为1k，C为2、超声波发生模块?设计思路555振荡电路产生频率为40kHz的脉冲，作为驱动超
12、声波发射端的基础脉冲信号。同时由2Hz闸门信号作为门控。再利用电压比较器，对555脉冲信号进行整形，而后输出。?参数设计555振荡电路T=(R1+2*R2)*C*ln2。其中R1取2k，R2接入1k滑动变阻器，最后实测440，C取10nF。3、超声波接收模块?设计思路电压放大电路，利用LF347放大超声接收端信号电压比较电路，利用电阻分压设计阈值电压VREF，当没有接收到信号时V-大于V+,输出为负，当接收到信号时V-小于V+,输出为正。稳压电路，电压比较器输出端接1k电阻，反接5V稳压管接地，目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
