超聲波測距儀

1、超聲波測距儀 設(shè)計人員：電子0932馬富強 電子0933李遠遠指導(dǎo)老師：陳沉 王芳 王慶翔 任務(wù)要求任務(wù)要求: 超聲波測距儀能實現(xiàn)距離測量的目的，要求精度在5CM以內(nèi)，有距離顯示。重點難點重點難點： 1、重點重點 （1）設(shè)計方案的提出； （2）硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計組成。 2、難點難點 （1）超聲波發(fā)射、接收電路的設(shè)計； （2）流程圖及程序的設(shè)計。系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖：定時障礙物顯示器超 聲波 發(fā)射器超聲波接收器單片機接收探頭發(fā)射探頭電路設(shè)計 超聲波測距儀電路的設(shè)計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分。單片機采用AT89S51芯片。單片機輸出超聲波換能器所需的40

2、kHz的方波信號，利用外中斷來監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用用LED數(shù)字顯示，附之以發(fā)射電路與接收電路來實現(xiàn)，設(shè)計一種低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測距儀。原理圖原理圖超聲波傳感器超聲波傳感器超聲波傳感器千差萬別，即使對于相同種類的測定量也可采用不同工作原理的傳感器，應(yīng)此，要根據(jù)需要選用最適宜的傳感器。本設(shè)計綜合考慮了測量條件、傳感器的性能和傳感器的使用條件三個方面，選用MA40S2R接收器和MA40S2S發(fā)送器。傳感器的標(biāo)稱頻率為40KHz,這是壓電元件的中心頻率，實際上發(fā)送超聲波時是串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振的中心頻率，而接收時各自使用并聯(lián)諧振頻率。超聲波傳感器的符號及等效電

3、路如左圖。發(fā)射電路：發(fā)射電路：由于從單片里發(fā)出的40KHz脈沖信號的功率較低，不能直接驅(qū)動發(fā)射換能器，因而需要一個放大電路將脈沖信號放大后再送至發(fā)射換能器，驅(qū)動其發(fā)出與驅(qū)動信號同頻率的超聲波，所以發(fā)射電路的主要功能就是放大，本設(shè)計發(fā)射電路主要由74LS04和超聲波換能器構(gòu)成，單片機P1.0端口輸出40KHz方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端可以提高發(fā)射強度。 接收電路接收電路 接收電路中的CX20106芯片是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常

4、用的載波頻率38kHz 與測距超聲波頻率40kHz 較為接近，可以利用它作為超聲波檢測電路，超聲波接收頭將機械能轉(zhuǎn)換為電信號。但這個電信號非常微弱，必須經(jīng)過放大，CX20106芯片完成放大調(diào)制的功能。同時，CX20106芯片具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。內(nèi)部電路由前置放大器、自動偏置電平控制電路、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和整形輸出電路組成。接收的回波信號先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，將信號調(diào)整到合適的幅值；再經(jīng)過帶通濾波器濾波得到有用信號，濾除干擾信號；最后由峰值檢波器和整形電路輸出到鎖相環(huán)路，實現(xiàn)準(zhǔn)確的計時。顯示電路顯示電路安裝與調(diào)試超聲波測距儀的制作和調(diào)試：超聲波測距儀的制

5、作和調(diào)試： 其中超聲波發(fā)射和接收采用的超聲波換能器中心頻率為40KHZ，安裝時應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行，其余元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據(jù)測量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整濾波電容的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。 總結(jié)：超聲波測距已廣泛的應(yīng)用于工業(yè)定位檢測、移動機器人、汽車防碰撞和海洋捕撈作業(yè)等領(lǐng)域。隨著信號處理技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，超聲波測距的應(yīng)用范圍越來越廣，測量精度和響應(yīng)速度也越來越高。這種測距方法不僅可以避免人為因素帶來的影響，而且系統(tǒng)測量精度高，適用性強。本設(shè)計完全完成了任務(wù)書里的所有要求，測量距離，誤差在5CM以內(nèi)。而且測量結(jié)果清晰穩(wěn)定，響應(yīng)時間短，測量的實時性和連續(xù)性好。介于測量的過程都是電子化，可實時顯示測量結(jié)果，這類非接觸的測量方法有著廣泛的應(yīng)用前景。本產(chǎn)品可在做細微改進后用于多個應(yīng)用領(lǐng)域，比如移動機器人、汽車防碰撞等等。我了解了超聲波測距儀的原理