第一篇：超聲波測距外文翻譯文獻(xiàn)

超聲波測距畢業(yè)論文中英文對照資料外文翻譯文獻(xiàn)

超聲測距技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場、車輛導(dǎo)航、水聲工程等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，目前已應(yīng)用于物位測量、機(jī)器人自動導(dǎo)航以及空氣中與水下的目標(biāo)探測、識別、定位等場合。因此，深入研究超聲的測距理論和方法具有重要的實(shí)踐意義。為了進(jìn)一步提高測距的精確度，滿足工程人員對測量精度、測距量程和測距儀使用的要求，本文研制了一套基于單片機(jī)的便攜式超聲測距系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市發(fā)展建設(shè)加快，城市給排水系統(tǒng)也有較大展，其狀況不斷改善。但是，由于歷史原因合成時(shí)間住的許多不可預(yù)見因素，城市給排水系統(tǒng)，特別是排水系統(tǒng)往往落后于城市建設(shè)。因此，經(jīng)常出現(xiàn)開挖已經(jīng)建設(shè)好的建筑設(shè)施來改造排水系統(tǒng)的現(xiàn)象。城市污水給人們帶來了困擾，因此箱涵的排污疏通對大城市給排水系統(tǒng)污水處理，人們生活舒適顯得非常重要。而設(shè)計(jì)研制箱涵排水疏通移動機(jī)器人的自動控制系統(tǒng)，保證機(jī)器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通機(jī)器人的設(shè)計(jì)研制的核心部分。控制系統(tǒng)核心部分就是超聲波測距儀的研制。因此，設(shè)計(jì)好的超聲波測距儀就顯得非常重要了。波測距原理

2.1 壓電式超聲波發(fā)生器原理 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波 時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。測量脈沖到達(dá)時(shí)間的傳統(tǒng)方法是以擁有固定參數(shù)的接收信號開端為基礎(chǔ)的。這個(gè)界限恰恰選于噪音水平之上，然而脈沖到達(dá)時(shí)間被定義為脈沖信號剛好超過界限的第一時(shí)刻。一個(gè)物體的脈沖強(qiáng)度很大程度上取決于這個(gè)物體的自然屬性尺寸還有它與傳感器的距離。進(jìn)一步說，從脈沖起始點(diǎn)到剛好超過界限之間的時(shí)間段隨著脈沖的強(qiáng)度而改變。結(jié)果，一種錯(cuò)誤便出現(xiàn)了——兩個(gè)擁有不同強(qiáng)度的脈沖在不同時(shí)間超過界限卻在同一時(shí)間到達(dá)。強(qiáng)度較強(qiáng)的脈沖會比強(qiáng)度較弱的脈沖超過界限的時(shí)間早點(diǎn)，因此我們會認(rèn)為強(qiáng)度較強(qiáng)的脈沖屬于較近的物體。

2.2 聲波測距原理

超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離s，即：s340t/2 3 波測距系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的特點(diǎn)是利用單片機(jī)控制超聲波的發(fā)射和對超聲波自發(fā)射至接收往返時(shí)間的計(jì)時(shí)，單片機(jī)選用 C51，經(jīng)濟(jì)易用，且片內(nèi)有 4K 的 ROM，便于編程。

3.1 40kHz 脈沖的產(chǎn)生與超聲波發(fā)射 測距系統(tǒng)中的超聲波傳感器采用

UCM40 的壓電陶瓷傳感器，它的工作電壓是40kHz 的脈沖信號，這由單片機(jī)執(zhí)行下面程序來產(chǎn)生。puzel： mov 14h 12h；超聲波發(fā)射持續(xù) 200mshere： cpl p1.0 ； 輸出 40kHz 方波 nop ； nop ； nop ； djnz 14h，here； ret 前方測距電路的輸入端接單片機(jī) P1.0 端口，單片機(jī)執(zhí)行上面的程序后，在 P1.0端口輸出一個(gè) 40kHz 的脈沖信號，經(jīng)過三極管 T 放大，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭 UCM40T，發(fā)出 40kHz 的脈沖超聲波，且持續(xù)發(fā)射 200ms。右側(cè)和左側(cè)測 距電路的輸入端分別接 P1.1 和 P1.2 端口，工作原理與前方測距電路相同。

3.2 超聲波的接收與處理

接收頭采用與發(fā)射頭配對的 UCM40R，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘枺?jīng) IC2運(yùn)算放大器 IC1A 和 IC1B 兩極放大后加至 IC2。是帶有鎖 定環(huán)的音頻譯碼集成塊LM567，內(nèi)部的壓控振蕩器的中心頻率 f01/1.1R8C3，電容 C4 決定其鎖定帶寬。調(diào)節(jié) R8 在發(fā)射的載頻上，則 LM567 輸入信號大于 25mV，輸出端 8 腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖剑鳛橹袛嗾埱笮盘枺椭羻纹瑱C(jī)處理.前方測距電路的輸出端接單片機(jī) INT0 端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機(jī) INT1 端口，同時(shí)單片機(jī) P1.3 和 P1.4 接到 IC3A的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。部分源程序如下：receive1：push psw push acc clr ex1； 關(guān)外部中斷 1 jnb p1.1right；P1.1 引腳為 0轉(zhuǎn)至右測距電路中斷服務(wù)程序 jnb p1.2left；P1.2 引腳為 0轉(zhuǎn)至左測距電路中斷服務(wù)程序return： SETB EX1； 開外部中斷 1 pop acc pop psw retiright：...； 右測距電路中斷服務(wù)程序入口 ajmp returnleft：...； 左測距電路中斷服務(wù)程序入口 ajmp return 3.3 計(jì)算超聲波傳播時(shí)間

在啟動發(fā)射電路的同時(shí)啟動單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器 T0，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路 輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個(gè)中斷請求信號，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。其部分源程序如下：RECEIVE0： PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ； 關(guān)外部中斷 0 MOV R7 TH0 ； 讀取時(shí)間值 MOV R6 TL0 CLR C MOV A R6 SUBB A 0BBH； 計(jì)算時(shí)間差 MOV 31H A ； 存儲結(jié)果 MOV A R7 SUBB A 3CH MOV 30H A SETB EX0 ； 開外部中斷 0 POP ACC POP PSW RETI對于一個(gè)平坦的目標(biāo)，距離測量包括兩個(gè)階段:粗糙的測量和精細(xì)測量。第一步：脈沖的傳送產(chǎn)生一種簡單的超聲波。第二步：根據(jù)公式改變回波放大器的獲得量直到回?fù)鼙粰z測到。第三步：檢測兩種回波的振幅與過零時(shí)間。第四步：設(shè)置回波放大器的所得來規(guī)格輸出，假定是 3 伏。通過脈沖的周期設(shè)置下一 個(gè)脈沖。根據(jù)第二部的數(shù)據(jù)設(shè)定時(shí)間窗。第五步：發(fā)射兩串脈沖產(chǎn)生干擾波。測量過零時(shí)間與回波的振幅。如果逆向發(fā)生在回 波中，決定要不通過在低氣壓插入振幅。第六步：通過公式計(jì)算距離 y。波測距系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。定時(shí)中斷服務(wù)子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務(wù)子程序主要完成時(shí)間值的讀取、距離計(jì)算、結(jié)果的輸出等工作。對所要求測量范圍 30cm200cm 內(nèi)的平面物體做了多次測量發(fā)現(xiàn)，其最大誤差為0.5cm，且重復(fù)性好。可見基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的超聲波測距系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、測量誤差小等特點(diǎn)。因此，它不僅可用于移動機(jī)器人，還可用在其它檢測系統(tǒng)中。思考：至于為什么接收不用晶體管做放大電路呢，因?yàn)榉糯蟊稊?shù)搞不好，集成放大電路，還帶自動電平增益控制，放大倍數(shù)為 76dB，中心頻率是 38k 到 40k，剛好是超聲波傳感器的諧振頻率。

原文出處：傳感器文摘 布拉福德:1993年 第13頁摘要

Ultrasonic ranging technology has wide using worth in many fields，such as the industriallocale，vehicle navigation and sonar engineering．Now it has been used in level measurement，self-guided autonomous vehicles fieldwork robots automotive navigation，air and underwater targetdetection，identification，location and so on．So there is an important practicing meaning to learn theranging theory and ways deeply.To improve the precision of the ultrasonic ranging system in hand，satisfy the request of the engineering personnel for the ranging precision，the bound and the usage，aportable ultrasonic ranging system based on the single chip processor was developed 1.With the development of science and technology the improvement of peoplesstandard of living speeding up the development and construction of the city.urbandrainage system have greatly developed their situation is constantly improving.Howeverdue to historical reasons many unpredictable factors in the synthesis of her time the citydrainage system.In particular drainage system often lags behind urban construction.Therefore there are often good building excavation has been building facilities to upgradethe drainage system phenomenon.It brought to the city sewage and it is clear to the citysewage and drainage culvert in the sewage treatment system.comfort is very important topeoples lives.Mobile robots designed to clear the drainage culvert and the automaticcontrol system Free sewage culvert clear guarantee robot the robot is designed to clear theculvert sewage to the core.Control System is the core component of the development ofultrasonic range finder.Therefore it is very important to design a good ultrasonic rangefinder.2.A principle of ultrasonic distance measurement

2.1 The principle of piezoelectric ultrasonic generator Piezoelectric ultrasonic generator is the use of piezoelectric crystal resonators to work.Ultrasonic generator the internal structure as shown it has two piezoelectric chip and aresonance plate.When its two plus pulse signal the frequency equal to the intrinsicpiezoelectric oscillation frequency chip the chip will happen piezoelectric resonance andpromote the development of plate vibration resonance ultrasound is generated.Converselyif the two are not inter-electrode voltage when the board received ultrasonic resonance itwill be for vibration suppression of piezoelectric chip the mechanical energy is convertedto electrical signals then it becomes the ultrasonic receiver.The traditional way to determine the moment of the echos arrival is based onthresholding the received signal with a fixed reference.The threshold is chosen well abovethe noise level whereas the moment of arrival of an echo is defined as the first moment theecho signal surpasses that threshold.The intensity of an echo reflecting from an objectstrongly depends on the objects nature size and distance from the sensor.Further the timeinterval from the echos starting point to the moment when it surpasses the thresholdchanges with the intensity of the echo.As a consequence a considerable error may occurEven two echoes with different intensities arriving exactly at the same time will surpass thethreshold at different moments.The stronger one will surpass the threshold earlier than theweaker so it will be considered as belonging to a nearer object.2.2The principle of ultrasonic distance measurement Ultrasonic transmitter in a direction to launch ultrasound in the moment to launch thebeginning of time at the same time the spread of ultrasound in the air obstacles on his wayto return immediately the ultrasonic reflected wave received by the receiver immediatelystop the clock.Ultrasound in the air as the propagation velocity of 340m / s according tothe timer records the time t we can calculate the distance between the launch distancebarrier s that is: s 340t / 2 3.Ultrasonic Ranging System for the Second Circuit Design System is characterized by single-chip microcomputer to control the use of ultrasonictransmitter and ultrasonic receiver since the launch from time to time single-chip selectionof 8751 economic-to-use and the chip has 4K of ROM to facilitate programming.Circuitschematic diagram shown in Figure 2.Figure 1 circuit principle diagram

3.1 40 kHz ultrasonic pulse generated with the launch Ranging system using the ultrasonic sensor of piezoelectric ceramic sensors UCM40its operating voltage of the pulse signal is 40kHz which by the single-chip implementationof the following procedures to generate.puzel: mov 14h 12h ultrasonic firing continued 200mshere: cpl p1.0 output 40kHz square wave nop nop nop djnz 14h here ret Ranging in front of single-chip termination circuit P1.0 input port single chipimplementation of the above procedure the P1.0 port in a 40kHz pulse output signal afteramplification transistor T the drive to launch the first ultrasonic UCM40T issued 40kHzultrasonic pulse and the continued launch of 200ms.Ranging the right and the left side ofthe circuit respectively then input port P1.1 and P1.2 the working principle and circuit infront of the same location.3.2 Reception and processing of ultrasonic Used to receive the first launch of the first pair UCM40R the ultrasonic pulsemodulation signal into an alternating voltage the op-amp amplification IC1A and afterpolarization IC1B to IC2.IC2 is locked loop with audio decoder chip LM567 internalvoltage-controlled oscillator center frequency of f0 1/1.1R8C3 capacitor C4 determinetheir target bandwidth.R8-conditioning in the launch of the carrier frequency on theLM567 input signal is greater than 25mV the output from the high jump 8 feet into alow-level as interrupt request signals to the single-chip processing.Ranging in front of single-chip termination circuit output port INT0 interrupt thehighest priority right or left location of the output circuit with output gate IC3A accessINT1 port single-chip while single-chip P1.3 and P1.4 received input IC3A interrupted by the process to identify the source of inquiry to deal with interrupt priority level for thefirst left right after.Part of the source code is as follows:receive1: push psw push acc clr ex1 related external interrupt 1 jnb p1.1 right P1.1 pin to 0 ranging from right to interrupt serviceroutine circuit jnb p1.2 left P1.2 pin to 0 to the left ranging circuit interruptservice routinereturn: SETB EX1 open external interrupt 1 pop acc pop psw retiright:...right location entrance circuit interrupt service routine Ajmp Returnleft:...left Ranging entrance circuit interrupt service routine Ajmp Return 3.3 The calculation of ultrasonic propagation time When you start firing at the same time start the single-chip circuitry within the timerT0 the use of timer counting function records the time and the launch of ultrasonicreflected wave received time.When you receive the ultrasonic reflectedwave the receivercircuit outputs a negative jump in the end of INT0 or INT1 interrupt request generates asignal single-chip microcomputer in response to external interrupt request theimplementation of the external interruptservice subroutine read the time differencecalculating the distance.Some of its source code is as follows: RECEIVE0: PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0;related external interrupt 0 MOV R7, TH0;read the time value MOV R6, TL0 CLR C MOV A, R6 SUBB A, # 0BBH;calculate the time difference MOV 31H, A;storage results MOV A, R7 SUBB A, # 3CH MOV 30H, A SETB EX0;open external interrupt 0 POP ACC POP PSW RETI For a flat target, a distance measurement consists of two phases: a coarse measurement and.a fine measurement: Step 1: Transmission of one pulse train to produce a simple ultrasonic wave.Step 2: Changing the gain of both echo amplifiers according to equati-on , until the echo is detected.Step 3: Detection of the amplitudes and zero-crossing times of both echoes.Step 4: Setting the gains of both echo amplifiers to normalize the output at, say 3 volts.Setting the period of the next pulses according to the : period of echoes.Setting the time window according to the data of step 2.Step 5: Sending two pulse trains to produce an interfered wave.Testing the zero-crossing times and amplitudes of the echoes.If phase inversion occurs in the echo, determine to otherwise calculate to by interpolation using the amplitudes near the trough.Derive t sub m1 and t sub m2.Step 6: Calculation of the distance y using equation.4.The ultrasonic ranging system software design Software is divided into two parts, the main program and interrupt service routine.Completion of the work of the main program is initialized, each sequence of ultrasonic transmitting and receiving control.Interrupt service routines from time to time to complete three of the rotation direction of ultrasonic launch, the main external interrupt service subroutine to read the value of completion time, distance calculation, the results of the output and so on..5.Conclusions Required measuring range of 30cm ~ 200cm objects inside the plane to do a number of measurements found that the maximum error is 0.5cm, and good reproducibility.Single-chip design can be seen on the ultrasonic ranging system has a hardware structure is simple, reliable, small features such as measurement error.Therefore, it can be used not only for mobile robot can be used in other detection systems.Thoughts: As for why the receiver do not have the transistor amplifier circuit, because the magnification well, integrated amplifier, but also with automatic gain control level, magnification to 76dB, the center frequency is 38k to 40k, is exactly resonant ultrasonic sensors frequency.Ultrasonic ranging system design Publication title: Sensor Review.Bradford: 1993.Vol.13

第二篇：超聲波測距畢業(yè)論文中英文對照資料外文翻譯文獻(xiàn)

超聲波測距畢業(yè)論文中英文對照資料外文翻譯文獻(xiàn)

超聲波測距 中英文對照資料外文翻譯 超聲測距系統(tǒng)設(shè)計(jì) 原文出處：傳感器文摘 布拉福德:1993年 第13頁摘要：超聲測距技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場、車輛導(dǎo)航、水聲工程等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，目前已應(yīng)用于物位測量、機(jī)器人自動導(dǎo)航以及空氣中與水下的目標(biāo)探測、識別、定位等場合。因此，深入研究超聲的測距理論和方法具有重要的實(shí)踐意義。為了進(jìn)一步提高測距的精確度，滿足工程人員對測量精度、測距量程和測距儀使用的要求，本文研制了一套基于單片機(jī)的便攜式超聲測距系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：超聲波，測距儀，單片機(jī)

1、前言 隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市發(fā)展建設(shè)加快，城市給排水系統(tǒng)也有較大發(fā)展，其狀況不斷改善。但是，由于歷史原因合成時(shí)間住的許多不可預(yù)見因素，城市給排水系統(tǒng)，特別是排水系統(tǒng)往往落后于城市建設(shè)。因此，經(jīng)常出現(xiàn)開挖已經(jīng)建設(shè)好的建筑設(shè)施來改造排水系統(tǒng)的現(xiàn)象。城市污水給人們帶來了困擾，因此箱涵的排污疏通對大城市給排水系統(tǒng)污水處理，人們生活舒適顯得非常重要。而設(shè)計(jì)研制箱涵排水疏通移動機(jī)器人的自動控制系統(tǒng)，保證機(jī)器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通機(jī)器人的設(shè)計(jì)研制的核心部分。控制系統(tǒng)核心部分就是超聲波測距儀的研制。因此，設(shè)計(jì)好的超聲波測距儀就顯得非常重要了。

2、超聲波測距原理2.1 壓電式超聲波發(fā)生器原理 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文翻譯 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波 時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。測量脈沖到達(dá)時(shí)間的傳統(tǒng)方法是以擁有固定參數(shù)的接收信號開端為基礎(chǔ)的。這個(gè)界限恰恰選于噪音水平之上，然而脈沖到達(dá)時(shí)間被定義為脈沖信號剛好超過界限的第一時(shí)刻。一個(gè)物體的脈沖強(qiáng)度很大程度上取決于這個(gè)物體的自然屬性尺寸還有它與傳感器的距離。進(jìn)一步說，從脈沖起始點(diǎn)到剛好超過界限之間的時(shí)間段隨著脈沖的強(qiáng)度而改變。結(jié)果，一種錯(cuò)誤便出現(xiàn)了——兩個(gè)擁有不同強(qiáng)度的脈沖在不同時(shí)間超過界限卻在同一時(shí)間到達(dá)。強(qiáng)度較強(qiáng)的脈沖會比強(qiáng)度較弱的脈沖超過界限的時(shí)間早點(diǎn)，因此我們會認(rèn)為強(qiáng)度較強(qiáng)的脈沖屬于較近的物體。2.2 超聲波測距原理 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離s，即：s340t/

23、超聲波測距系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的特點(diǎn)是利用單片機(jī)控制超聲波的發(fā)射和對超聲波自發(fā)射至接收往返時(shí)間的計(jì)時(shí)，單片機(jī)選用 C51，經(jīng)濟(jì)易用，且片內(nèi)有 4K 的 ROM，便于編程。電路原理圖如圖 1 所示。‐1‐畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文翻譯 圖 1 電路原理圖 ‐2‐ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文翻譯3.1 40kHz 脈沖的產(chǎn)生與超聲波發(fā)射 測距系統(tǒng)中的超聲波傳感器采用 UCM40 的壓電陶瓷傳感器，它的工作電壓是40kHz 的脈沖信號，這由單片機(jī)執(zhí)行下面程序來產(chǎn)生。puzel： mov 14h 12h；超聲波發(fā)射持續(xù) 200mshere： cpl p1.0 ； 輸出 40kHz 方波 nop ； nop ； nop ； djnz 14h，here； ret 前方測距電路的輸入端接單片機(jī) P1.0 端口，單片機(jī)執(zhí)行上面的程序后，在 P1.0端口輸出一個(gè) 40kHz 的脈沖信號，經(jīng)過三極管 T 放大，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭 UCM40T，發(fā)出 40kHz 的脈沖超聲波，且持續(xù)發(fā)射 200ms。右側(cè)和左側(cè)測 距電路的輸入端分別接 P1.1 和 P1.2 端口，工作原理與前方測距電路相同。3.2 超聲波的接收與處理 接收頭采用與發(fā)射頭配對的 UCM40R，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘枺?jīng) IC2運(yùn)算放大器 IC1A 和 IC1B 兩極放大后加至 IC2。是帶有鎖 定環(huán)的音頻譯碼集成塊LM567，內(nèi)部的壓控振蕩器的中心頻率 f01/1.1R8C3，電容 C4 決定其鎖定帶寬。調(diào)節(jié) R8 在發(fā)射的載頻上，則 LM567 輸入信號大于 25mV，輸出端 8 腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖剑鳛橹袛嗾埱笮盘枺椭羻纹瑱C(jī)處理.前方測距電路的輸出端接單片機(jī) INT0 端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機(jī) INT1 端口，同時(shí)單片機(jī) P1.3 和 P1.4 接到 IC3A的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。部分源程序如下：receive1：push psw push acc clr ex1； 關(guān)外部中斷 1 jnb p1.1right；P1.1 引腳為 0轉(zhuǎn)至右測距電路中斷服務(wù)程序 ‐3‐ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文翻譯 jnb p1.2left；P1.2 引腳為 0轉(zhuǎn)至左測距電路中斷服務(wù)程序return： SETB EX1； 開外部中斷 1 pop acc pop psw retiright：...； 右測距電路中斷服務(wù)程序入口 ajmp returnleft：...； 左測距電路中斷服務(wù)程序入口 ajmp return3.3 計(jì)算超聲波傳播時(shí)間 在啟動發(fā)射電路的同時(shí)啟動單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器 T0，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路 輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個(gè)中斷請求信號，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。其部分源程序如下：RECEIVE0： PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ； 關(guān)外部中斷 0 MOV R7 TH0 ； 讀取時(shí)間值 MOV R6 TL0 CLR C MOV A R6 SUBB A 0BBH； 計(jì)算時(shí)間差 MOV 31H A ； 存儲結(jié)果 MOV A R7 SUBB A 3CH MOV 30H A SETB EX0 ； 開外部中斷 0 POP ACC ‐4‐ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文翻譯 POP PSW RETI對于一個(gè)平坦的目標(biāo)，距離測量包括兩個(gè)階段:粗糙的測量和精細(xì)測量。第一步：脈沖的傳送產(chǎn)生一種簡單的超聲波。第二步：根據(jù)公式改變回波放大器的獲得量直到回?fù)鼙粰z測到。第三步：檢測兩種回波的振幅與過零時(shí)間。第四步：設(shè)置回波放大器的所得來規(guī)格輸出，假定是 3 伏。通過脈沖的周期設(shè)置下一 個(gè)脈沖。根據(jù)第二部的數(shù)據(jù)設(shè)定時(shí)間窗。第五步：發(fā)射兩串脈沖產(chǎn)生干擾波。測量過零時(shí)間與回波的振幅。如果逆向發(fā)生在回 波中，決定要不通過在低氣壓插入振幅。第六步：通過公式計(jì)算距離 y。

4、超聲波測距系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。定時(shí)中斷服務(wù)子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務(wù)子程序主要完成時(shí)間值的讀取、距離計(jì)算、結(jié)果的輸出等工作。

5、結(jié)論 對所要求測量范圍 30cm200cm 內(nèi)的平面物體做了多次測量發(fā)現(xiàn)，其最大誤差為0.5cm，且重復(fù)性好。可見基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的超聲波測距系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、測量誤差小等特點(diǎn)。因此，它不僅可用于移動機(jī)器人，還可用在其它檢測系統(tǒng)中。思考：至于為什么接收不用晶體管做放大電路呢，因?yàn)榉糯蟊稊?shù)搞不好，集成放大電路，還帶自動電平增益控制，放大倍數(shù)為 76dB，中心頻率是 38k 到 40k，剛好是超聲波傳感器的諧振頻率。‐5‐ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文翻譯 參考文獻(xiàn)1.Fox J.D.Khuri-Yakub B.T.and Kino G.S.quotHigh Frequency Acoustic WaveMeasurement in Airquot in Proceedings of IEEE 1983 Ultrasonic Symposium October 31-2November 1983 Atlanta GA pp.581-4.2.Martin Abreu J.M.Ceres R.and Freire T.quotUltrasonic Ranging: Envelope AnalysisGives Improved Accuracyquot Sensor Review Vol.12 No.1 1992 pp.17-21.3.Parrilla M.Anaya J.J.and Fritsch C.quotDigital Signal Processing Techniques for HighAccuracy Ultrasonic Range Measurementsquot IEEE Transactions: Instrumentation andMeasurement Vol.40 No.4 August 1991 pp.759-63.4.Canali C.Cicco G.D.Mortem B.Prudenziati M.and Taron A.quotA TemperatureCompensated Ultrasonic Sensor Operating in Air for Distance and ProximityMeasurementquot IEEE Transaction on Industry Electronics Vol.IE-29 No.4 1982 pp.336-41.‐6‐ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文翻譯 Ultrasonic ranging system design Publicationtitle: Sensor Review.Bradford: 1993.Vol.13ABSTRACT：Ultrasonic ranging technology has wide using worth in many fields，such as the industriallocale，vehicle navigation and sonar engineering．Now it has been used in level measurement，self-guided autonomous vehicles fieldwork robots automotive navigation，air and underwater targetdetection，identification，location and so on．So there is an important practicing meaning to learn theranging theory and ways deeply.To improve the precision of the ultrasonic ranging system in hand，satisfy the request of the engineering personnel for the ranging precision，the bound and the usage，aportable ultrasonic ranging system based on the single chip processor was developed．Keywords：Ultrasound r，Ranging System，Single Chip Processor1.Introductive With the development of science and technology the improvement of peoplesstandard of living speeding up the development and construction of the city.urbandrainage system have greatly developed their situation is constantly improving.Howeverdue to historical reasons many unpredictable factors in the synthesis of her time the citydrainage system.In particular drainage system often lags behind urban construction.Therefore there are often good building excavation has been building facilities to upgradethe drainage system phenomenon.It brought to the city sewage and it is clear to the citysewage and drainage culvert in the sewage treatment system.comfort is very important topeoples lives.Mobile robots designed to clear the drainage culvert and the automaticcontrol system Free sewage culvert clear guarantee robot the robot is designed to clear theculvert sewage to the core.Control System is the core component of the development ofultrasonic range finder.Therefore it is very important to design a good ultrasonic rangefinder.2.A principle of ultrasonic distance measurement ‐7‐ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文翻譯2.1 The principle of piezoelectric ultrasonic generator Piezoelectric ultrasonic generator is the use of piezoelectric crystal resonators to work.Ultrasonic generator the internal structure as shown it has two piezoelectric chip and aresonance plate.When its two plus pulse signal the frequency equal to the intrinsicpiezoelectric oscillation frequency chip the chip will happen piezoelectric resonance andpromote the development of plate vibration resonance ultrasound is generated.Converselyif the two are not inter-electrode voltage when the board received ultrasonic resonance itwill be for vibration suppression of piezoelectric chip the mechanical energy is convertedto electrical signals then it becomes the ultrasonic receiver.The traditional way to determine the moment of the echos arrival is based onthresholding the received signal with a fixed reference.The threshold is chosen well abovethe noise level whereas the moment of arrival of an echo is defined as the first moment theecho signal surpasses that threshold.The intensity of an echo reflecting from an objectstrongly depends on the objects nature size and distance from the sensor.Further the timeinterval from the echos starting point to the moment when it surpasses the thresholdchanges with the intensity of the echo.As a consequence a considerable error may occurEven two echoes with different intensities arriving exactly at the same time will surpass thethreshold at different moments.The stronger one will surpass the threshold earlier than theweaker so it will be considered as belonging to a nearer object.2.2The principle of ultrasonic distance measurement Ultrasonic transmitter in a direction to launch ultrasound in the moment to launch thebeginning of time at the same time the spread of ultrasound in the air obstacles on his wayto return immediately the ultrasonic reflected wave received by the receiver immediatelystop the clock.Ultrasound in the air as the propagation velocity of 340m / s according tothe timer records the time t we can calculate the distance between the launch distancebarrier s that is: s 340t / 23.Ultrasonic Ranging System for the Second Circuit Design ‐8‐ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文翻譯 System is characterized by single-chip microcomputer to control the use of ultrasonictransmitter and ultrasonic receiver since the launch from time to time single-chip selectionof 8751 economic-to-use and the chip has 4K of ROM to facilitate programming.Circuitschematic diagram shown in Figure 2.Figure 1 circuit principle diagram ‐9‐ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文翻譯3.1 40 kHz ultrasonic pulse generated with the launch Ranging system using the ultrasonic sensor of piezoelectric ceramic sensors UCM40its operating voltage of the pulse signal is 40kHz which by the single-chip implementationof the following procedures to generate.puzel: mov 14h 12h ultrasonic firing continued 200mshere: cpl p1.0 output 40kHz square wave nop nop nop djnz 14h here ret Ranging in front of single-chip termination circuit P1.0 input port single chipimplementation of the above procedure the P1.0 port in a 40kHz pulse output signal afteramplification transistor T the drive to launch the first ultrasonic UCM40T issued 40kHzultrasonic pulse and the continued launch of 200ms.Ranging the right and the left side ofthe circuit respectively then input port P1.1 and P1.2 the working principle and circuit infront of the same location.3.2 Reception and processing of ultrasonic Used to receive the first launch of the first pair UCM40R the ultrasonic pulsemodulation signal into an alternating voltage the op-amp amplification IC1A and afterpolarization IC1B to IC2.IC2 is locked loop with audio decoder chip LM567 internalvoltage-controlled oscillator center frequency of f0 1/1.1R8C3 capacitor C4 determinetheir target bandwidth.R8-conditioning in the launch of the carrier frequency on theLM567 input signal is greater than 25mV the output from the high jump 8 feet into alow-level as interrupt request signals to the single-chip processing.Ranging in front of single-chip termination circuit output port INT0 interrupt thehighest priority right or left location of the output circuit with output gate IC3A accessINT1 port single-chip while single-chip P1.3 and P1.4 received input IC3A interrupted ‐10‐ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文翻譯by the process to identify the source of inquiry to deal with interrupt priority level for thefirst left right after.Part of the source code is as follows:receive1: push psw push acc clr ex1 related external interrupt 1 jnb p1.1 right P1.1 pin to 0 ranging from right to interrupt serviceroutine circuit jnb p1.2 left P1.2 pin to 0 to the left ranging circuit interruptservice routinereturn: SETB EX1 open external interrupt 1 pop acc pop psw retiright:...right location entrance circuit interrupt service routine Ajmp Returnleft:...left Ranging entrance circuit interrupt service routine Ajmp Return3.3 The calculation of ultrasonic propagation time When you start firing at the same time start the single-chip circuitry within the timerT0 the use of timer counting function records the time and the launch of ultrasonicreflected wave received time.When you receive the ultrasonic reflected wave the receivercircuit outputs a negative jump in the end of INT0 or INT1 interrupt request generates asignal single-chip microcomputer in response to external interrupt request theimplementation of the external interrupt service subroutine read the time differencecalculating the distance.Some of its source code is as follows:RECEIVE0: PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 related external interrupt 0.

第三篇：超聲波測距報(bào)警器文獻(xiàn)綜述

超聲波測距報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

超聲波測距報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：本系統(tǒng)采用了單片機(jī)最小系統(tǒng)、超聲波模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊等。超聲波測距作為一種傳統(tǒng)且使用的非接觸測量方法，與激光、無線電測距方法相比，不易受外界光及電磁場等因素的影響，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，在惡劣環(huán)境下也有一定的適應(yīng)能力，因此在工業(yè)控制、建筑測量、機(jī)器人避障等方面得到了廣泛應(yīng)用。而且超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗慢，在介質(zhì)中傳播距離遠(yuǎn)，利用超聲波檢測距離，設(shè)計(jì)方面，計(jì)算處理簡單，并在測量精度方面也能達(dá)到工業(yè)要求。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)/超聲波模塊/報(bào)警電路

關(guān)于單片機(jī)控制超聲波測距報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)有很多方案，我也看了不少。為了能設(shè)計(jì)出較好的報(bào)警系統(tǒng)，在過去的幾個(gè)星期，我在校內(nèi)圖書館查閱了大量的資料，在學(xué)校數(shù)字圖書館下載很多的論文期刊，這些理論資料給了我很大的幫助，簡要的重要結(jié)果如下：

文獻(xiàn)[1]中講述了檢測系統(tǒng)的發(fā)展及重要應(yīng)用，檢測是利用各種物理、化學(xué)效應(yīng)，選擇合適的方法與裝置，將生產(chǎn)、科研、生活等各方面的有關(guān)信息通過檢測與測量的方法賦予定性的或不定性結(jié)果的過程。能夠自動地完成整個(gè)檢測處理過程的技術(shù)稱為自動檢測技術(shù)。檢測技術(shù)是現(xiàn)代化領(lǐng)域中很有發(fā)展前途的技術(shù)，它在國民經(jīng)濟(jì)中起著極其重要的作用。其中檢測系統(tǒng)最主要的就是傳感器，把非電量轉(zhuǎn)換成電量，然后經(jīng)過一系列的處理，將非電量參數(shù)顯示出來。

文獻(xiàn)[2]中講述了隨著傳感器和單片機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，非接觸式檢測技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。目前，典型的非接觸式測距方法有超聲波測距、CCD 探測、雷達(dá)測距、激光測距等。其中，CCD 探測具有使用方便、無需信號發(fā)射源、同時(shí)獲得大量的場景信息等特點(diǎn)，但視覺測距需要額外的計(jì)算開銷。雷達(dá)測距具有全天候工作，適合于惡劣的環(huán)境中進(jìn)行短距離、高精度測距的優(yōu)點(diǎn)，但容易受電磁波干擾。激光測距具有高方向性、高單色性、高亮度、測量速度快等優(yōu)勢，尤其是對雨霧有一定的穿透能力，抗干擾能力強(qiáng)，但其成本高、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜。與前幾種測距方式相比，超聲波測距可以直接測量近距離目標(biāo)，縱向分辨率高，適用范圍廣，方向性強(qiáng)，并具

超聲波測距報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

備不受光線、煙霧、電磁干擾等因素影響，且覆蓋面較大等優(yōu)點(diǎn)。目前，超聲波測距已普遍應(yīng)用在液位測量、移動機(jī)器人定位和避障等領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。本文將對超聲波測距的原理及國內(nèi)研究、應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。

文獻(xiàn)[3]中文章根據(jù)超聲波特征及測距原理，運(yùn)用單片機(jī)和分體式超聲波傳感器設(shè)計(jì)了一款包括發(fā)射模塊、接收模塊、溫度補(bǔ)償模塊、顯示模塊和單片機(jī)外圍電路的簡單超聲波測距系統(tǒng)。在3 m 范圍內(nèi)對系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)多次測試，其結(jié)果表明該超聲波測距系統(tǒng)精確度高，工作穩(wěn)定。超聲波是一種頻率大于20 kHz 具有方向性好、指向性強(qiáng)、傳播能量大、遇到雜質(zhì)或界面時(shí)會產(chǎn)生反射波等特點(diǎn)的機(jī)械波。運(yùn)用超聲波測距能避免光線、顏色以及電、磁場的干擾，完成傳統(tǒng)測距技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的液面，井下等非接觸式測量。為此，超聲波測距技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、勘探測量、海洋測量等領(lǐng)域，而關(guān)于超聲波測距系統(tǒng)的研究也在不斷發(fā)展。本文運(yùn)用單片機(jī)設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)簡單、通用性強(qiáng)、可靠性好、操作靈活的超聲波測距系統(tǒng)。

文獻(xiàn)[4]中本文簡要介紹了超聲波的概念、特點(diǎn)，闡述了超聲波傳感器的原理，并分析了超聲波傳感器在醫(yī)療、工業(yè)、液位測量、報(bào)警等方面的應(yīng)用。超聲波所具有的獨(dú)特的性質(zhì)，使得超聲波傳感器在生產(chǎn)生活中體現(xiàn)出了越來越大的重要性，具有一定的研究價(jià)值。隨著自動化等新技術(shù)的發(fā)展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，一切現(xiàn)代化儀器、設(shè)備都離不開傳感器。在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是自動化生產(chǎn)過程中，用各種傳感器來監(jiān)測和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，如溫度、壓力、流量，等等，以便使設(shè)備工作在最佳狀態(tài)，產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。

文獻(xiàn)[5]中提出一種基于STM8S單片機(jī)控制的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，在分析超聲波測距產(chǎn)生盲區(qū)和誤差原因的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)時(shí)間增益補(bǔ)償電路和峰值時(shí)間檢測電路，并使用電容觸摸按鍵代替機(jī)電開關(guān)，確保正確捕捉回波的到達(dá)時(shí)間，提高測距精度．試驗(yàn)驗(yàn)證表明：該系統(tǒng)在2.5~10m，范圍內(nèi)測距誤差不超過0.25%。

文獻(xiàn)[6]中C 語言是功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛的編程語言，也是目前高校理工類的公共必修課程之一，可見其重要性，C語言集高級編程語言和匯編語言的特點(diǎn)于一身，目前市面上的許多軟件也是在C 語言的平臺上產(chǎn)生的，所以高校在C 語言的教學(xué)中也可謂是“不遺余力”的。但是從近年來的教學(xué)效果來看，學(xué)生的普遍反映卻讓人大跌眼鏡，大部分人認(rèn)為C 語言晦澀難學(xué)，學(xué)起來是非常吃力，經(jīng)常是非常努力學(xué)習(xí)卻達(dá)不到想要的效果，課程過后沒有任何收獲，甚至連一個(gè)小程序都寫不出來，針對上述情況做了初步分析，并從C 語言的編程技巧上提出了相關(guān)改善對策。

超聲波測距報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

文獻(xiàn)[7]中本文設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)STC89C52 的超聲波測距儀汽車倒車系統(tǒng),介紹了超聲波測距的基本原理,闡述了倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、硬件電路設(shè)計(jì),并在數(shù)據(jù)處理部分采用溫度補(bǔ)償消除溫度對聲速的影響,提高了測距精度。倒車距離采用LCD 進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,并通過語音報(bào)警電路對不同距離段做出不同的語音提示。實(shí)驗(yàn)表明該倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)在 30～500 cm 范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測距,具有可靠性較高、外圍電路簡單、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

文獻(xiàn)[8]中單片機(jī)AT89C51。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)出入侵報(bào)警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動電路將控制信號放大并推動聲光報(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動作。當(dāng)報(bào)警延遲10s一段時(shí)間后自動解除，也可人工手動解除報(bào)警信號，然后通過ＬＥＤ顯示報(bào)警次數(shù)，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位，或者是在聲光報(bào)警10s鐘后有定時(shí)器實(shí)現(xiàn)自動消除報(bào)警。通過與AT89S52比較，AT89S52更加強(qiáng)大，而且在價(jià)格方面都差啊不多，同時(shí)AT89C51 也基本上淘汰了，所以本設(shè)計(jì)采用的AT89S52芯片。

文獻(xiàn)[9]中數(shù)碼管仍是常用的顯示方法，LED 數(shù)碼管的電路實(shí)現(xiàn)方式有兩種：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。本文介紹了常用的顯示方法，研究了數(shù)碼管顯示時(shí)，如何有效的節(jié)約資源，主要是節(jié)約單片機(jī)的I/O 資源。數(shù)字電路中，LED 數(shù)碼管顯示各種數(shù)字或符號仍是最常用的電路。LED 數(shù)碼管的基本組成是半導(dǎo)體發(fā)光二極管，常見的七段LED 數(shù)碼管結(jié)，它由7 個(gè)長條形狀的發(fā)光二極管組成，控制七段發(fā)光管的二進(jìn)制代碼稱為段碼。7 個(gè)發(fā)光二極管可將共同極性的端子連接到一起形成一條公共端，讓它是否與電源連接來控制數(shù)碼管是否發(fā)光，根據(jù)這個(gè)端子是與電源正極連接還是與負(fù)極連接，又把數(shù)碼管分為共陽極與共陰極。

文獻(xiàn)[10]中介紹了一種基于單片機(jī)的超聲波倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)，此系統(tǒng)利用AT89C52 單片機(jī)作為主控制器，結(jié)合超聲波測距原理，來實(shí)現(xiàn)倒車防撞報(bào)警功能，并進(jìn)行了系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)。此系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，精度高，使用方便等特點(diǎn)。隨著改革開放，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車的擁有量在最近的一、二十年里大幅增加，造成道路擁堵，交通事故頻發(fā)，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了巨大的損失。安全駕駛成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，其中汽車防撞系統(tǒng)CAS的設(shè)計(jì)和需求顯得非常重要和迫切。此倒車防撞系統(tǒng)主要是利用超聲波的特點(diǎn)和優(yōu)勢，將超聲波測距原理和AT89C52 單

超聲波測距報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

片機(jī)結(jié)合于一體，設(shè)計(jì)出一種基于單片機(jī)的倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用軟、硬件結(jié)合的方法，具有模塊化和多用化的特點(diǎn)。

文獻(xiàn)[11]中單片機(jī)開發(fā)時(shí)Proteus 軟件被廣泛使用,但仿真電路與實(shí)際電路的焊接與調(diào)試有很大的不同,需要特別的注意。在Proteus 仿真中沒有把31 管腳EA 接高電平,但在實(shí)際電路中必須接,因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部有程序存儲器，31 腳接高電平（VCC），單片機(jī)啟動后直接在內(nèi)部讀取指令，也就是51 芯片的EA 腳控制著單片機(jī)程序從內(nèi)部讀取還是從外部讀取，31 腳接電源，程序從內(nèi)部讀取，31 腳接地，程序從外部讀取.實(shí)際制板31 管腳要接高電平,否則單片機(jī)不執(zhí)行程序。真電路中P0 口可以不接上拉電阻，但在實(shí)際電路中接數(shù)碼管的時(shí)候P0 口作為I/O 口輸出的時(shí)候時(shí)輸出低電平為0 輸出高電平為高組態(tài)（并非5V，相當(dāng)于懸空狀態(tài)）。也就是說P0 口不能真正的輸出高電平，給所接的負(fù)載提供電流，因此必須接上拉電阻（一電阻連接到VCC），由電源通過這個(gè)上拉電阻給負(fù)載提供電流。

文獻(xiàn)[12]中超聲波具有定向性好、能量集中、在傳輸過程中衰減較小、反射能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，超聲波傳感器可廣泛應(yīng)用于非接觸式檢測方法，因而采用仿真技術(shù)進(jìn)行超聲波測距。目前國內(nèi)的超聲波測距專用集成電路都是只有厘米級的測量準(zhǔn)確度。通過分析超聲波測距誤差產(chǎn)生的原因，提高測量時(shí)間差到微秒級，以及用LM92 溫度傳感器進(jìn)行聲波傳播速度的補(bǔ)償后，設(shè)計(jì)的高準(zhǔn)確度超聲波測距儀能達(dá)到毫米級的測量準(zhǔn)確度。

文獻(xiàn)[13]中談到放大電路的應(yīng)用，放大電路就是對信號的放大，但是放大的前提是不失真只有再不是真的情況下放大才有意義。紅外線傳感器探測到有人進(jìn)入時(shí)會輸出一個(gè)電壓信號，經(jīng)放大器放大，然后送給單片機(jī)，從而由單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)，并發(fā)生聲光報(bào)警。結(jié)合本設(shè)計(jì)，此放大系統(tǒng)應(yīng)用的是三極管放大電路。

文獻(xiàn)[14]中講到液晶顯示器以其零輻射，低耗能，散熱小，纖薄輕巧等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。LCD1602 作為現(xiàn)在電子產(chǎn)品的通用器件，一般用于顯示數(shù)字、專用符號和圖形。該文采用單片機(jī)系統(tǒng)對LCD1602 進(jìn)行控制，分析LCD1602 液晶顯示器的管腳功能，對LCD1602 顯示進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。

文獻(xiàn)[15]中講到C語言在單片機(jī)開發(fā)中的運(yùn)用目前比較廣泛, 它使單片機(jī)應(yīng)用于生產(chǎn)生活的時(shí)候更為有效, 同時(shí)極高的開發(fā)效率將單片機(jī)的使用推廣到了生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。面對目前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的最新環(huán)境, 匯編語言對于單片機(jī)開發(fā)來說已經(jīng)不是最適合的程序編寫技術(shù)了。綜上所述, C語言應(yīng)用于單片機(jī)的開發(fā)對單片

超聲波測距報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

機(jī)在未來運(yùn)用于更廣闊的空間具有很大的促進(jìn)作用。

文獻(xiàn)[16]中介紹基于Proteus與Keil的簡單搶答器項(xiàng)目設(shè)計(jì)，通過這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，我們可以掌握單片機(jī)開發(fā)及設(shè)計(jì)流程，學(xué)生的思維得到了大大的拓展，通過仿真我們可以清楚項(xiàng)目設(shè)計(jì)中遇到的難題及項(xiàng)目能否成功實(shí)現(xiàn)。另外，采用實(shí)驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)板加硬件仿真器設(shè)備，也大大增加設(shè)備的維護(hù)工作及經(jīng)費(fèi)的投入，Proteus與Keil軟件的出現(xiàn)，解決了這些問題。

這些理論價(jià)值給了我很大的價(jià)值，學(xué)到了很多知識，為畢業(yè)設(shè)計(jì)做了很大的鋪墊，例如超聲波測距的原理，測距的算法、溫度補(bǔ)償、以及液晶顯示的工作原理，與單片機(jī)接口的方法，怎樣控制測距的精度，怎樣減小誤差，怎樣去編寫一種語言程序。

經(jīng)過參考別人的論文和設(shè)計(jì)方案，從中找到優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，吸收他們的優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)他們的缺點(diǎn)，從而設(shè)計(jì)出更好的作品。同時(shí)我知道這些資料對于畢業(yè)設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要自己去主動學(xué)習(xí)更多的知識，后面的路還很長，要充分利用每一天，請教老師和同學(xué)，接受好的建議，爭取順利完成設(shè)計(jì)。

超聲波測距報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

參考文獻(xiàn)

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第四篇：超聲波測距總結(jié)

超聲波測距

超聲波傳感器用于超聲控制元件，它分為發(fā)射器和接收器。發(fā)射器將電磁振蕩轉(zhuǎn)換為超聲波向空氣發(fā)射，接收器將接受的超聲波進(jìn)行聲電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娒}沖信號。實(shí)質(zhì)上是一種可逆的換能器，即將電振蕩的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械振蕩，形成超聲波；或者有超聲波能量轉(zhuǎn)換為電振蕩。常用的傳感器有T40-XX和R40-XX系列，UCM-40T和UCM-40R系列等；其中T代表發(fā)射傳感器，R代表接收傳感器，40為中心頻率40KHZ。

超聲波的傳播速度

縱波、橫波及表面波的傳播速度取決于介質(zhì)的彈性常數(shù)以及介質(zhì)的密度。

1.液體中的縱波聲速：

C1=

k/?

2.氣體中的縱波聲速：

C2=

P·?/?

式中：K——體積彈性模量

?——熱熔比

P——靜態(tài)壓力

?——密度

注：氣體中聲速主要受溫度影響，液體中聲速主要受密度影響，固體中聲速主要受彈性模量影響；一般超聲波在固體中傳播速度最快，液體次之，氣體中傳播速度最慢。超聲波測距原理

通過超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波,在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí),超聲波在空氣中傳播時(shí)碰到障礙物就立即返回來,超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為v ,而根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的測出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差△t ,就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離S ,即: S = v·△t /2

這就是所謂的時(shí)間差測距法 或：

由于超聲波也是一種聲波, 其聲速C與溫度有關(guān),表1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時(shí),如果溫度變化不大, 則可認(rèn)為聲速是基本不變的。常溫下超聲波的傳播速度是334 米/秒,但其傳播速度V 易受空氣中溫度、濕度、壓強(qiáng)等因素的影響,其中受溫度的影響較大，如溫度每升高1 ℃, 聲速增加約0.6 米/ 秒。如果測距精度要求很高, 則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕū鞠到y(tǒng)正是采用了溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎＲ阎F(xiàn)場環(huán)境溫度T 時(shí), 超聲波傳播速度V 的計(jì)算公式為：

V = 331.45 + 0.607T

聲速確定后, 只要測得超聲波往返的時(shí)間,即可求得距離。這就是超聲波測距儀的機(jī)理。

超聲波發(fā)生器可以分為兩類：

1、使用電氣方式產(chǎn)生超聲波；

2、用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型，磁致伸縮型和電動型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各有不同，因而用途也各有不同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器，其又可分為兩類：（1）順壓電效應(yīng)：某些電介物質(zhì)，在沿一定方向上受到外力作用而變形時(shí)，內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在其表面上會產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉后，又從新回到不帶電的狀態(tài)，這種將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的現(xiàn)象稱順壓電效應(yīng)（超聲波接收器的工作原理）。（2）逆壓電效應(yīng)：在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，會產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)去掉外加電場時(shí)，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的現(xiàn)象稱逆壓電效應(yīng)（超聲波發(fā)射器的工作原理）。

系統(tǒng)框圖

超聲波發(fā)射電路 方案一

利用555定時(shí)器構(gòu)成多謝振蕩器產(chǎn)生40KHz的超聲波。如下圖為555定時(shí)器構(gòu)成的多謝振蕩器，復(fù)位端4由單片機(jī)的P0.4口控制，當(dāng)單片機(jī)給低電平時(shí)，電路停振；當(dāng)單片機(jī)給高電平時(shí)電路起振。接通電源后，電容C2來不及充電，6腳電壓Uc=0，則U1=1,555芯片內(nèi)部的三極管VT處于截止?fàn)顟B(tài)。這時(shí)Vcc經(jīng)過R3和R2向C2充電，當(dāng)充至Uc=2/3Vcc時(shí)，輸出翻轉(zhuǎn)U1=0，VT導(dǎo)通；這時(shí)電容C2經(jīng)R2和VT放電，當(dāng)降至Uc=1/3Vcc時(shí)，輸出翻轉(zhuǎn)U1=1.C2放電終止、又從新開始充電，周而復(fù)始，形成振蕩。其振蕩周期t1和放電時(shí)間t2有關(guān)，振蕩周期為:

T=t1+t2?0.7(R3+2R2)C2

f=1/T=1/(t1+t2)?1.43/(R3+2R2)C2=40KHz 有上面公式可知，555多諧振蕩器的振蕩頻率由R2，R3，C2來確定。所以在電路設(shè)計(jì)時(shí)，先確定C2,R2的取值，即C2=3300pf,R2=2.7K?。再將R2和C2的值代入上式中可得：

R3=1.43/C2·f-2R2 為了方面在實(shí)驗(yàn)中使用555芯片的3腳輸出40KHz的方波，在這里將其用10K的電位器代替。

為了增大U1的輸出功率，將555芯片的8腳接+12v的電壓，同時(shí)將其復(fù)位端4腳接高電平，使用示波器觀察555芯片3腳的輸出波形，通過調(diào)節(jié)電位器R3的阻值，使其輸出波形的頻率為40KHz。

方案二

該超聲波發(fā)射電路，由F1至F3三門振蕩器在F3的輸出為40KHz方波，工作頻率主要由C1、R1和RP決定，用RP可調(diào)電阻來調(diào)節(jié)頻率。F3的輸出激勵(lì)換能器T40-16的一端和反相器F4輸出激勵(lì)換能器T40-16（反饋耦合元件）的另一端，因此，加入F4使激勵(lì)電壓提高了一倍。電容C2、C3平衡F3和F4的輸出使波形穩(wěn)定。電路中的反相器用CC4069六反相器中的四個(gè)反相器剩余兩個(gè)不用（輸入端應(yīng)接地）。電源用9V疊層電池；測量F3輸出頻率應(yīng)為40KHz,否則應(yīng)調(diào)節(jié)RP，發(fā)射波信號大于8m。

方案三

該超聲波發(fā)射電路由VT1、VT2組成正反饋振蕩器。電路的振蕩頻率決定于反饋元件的T40-16，其諧振頻率為40KHz；頻率穩(wěn)定性好，不需做任何調(diào)整，并由T40-16作為換能器發(fā)出40KHz的超聲波信號；電感L1與電容C2調(diào)諧在40KHz起作諧振作用。本電路電壓較寬（3v至12v），且頻率不變。電感采用固定式，電感量5.1mH，整工作電流約25mA，發(fā)射超聲波信號大于8m。

方案四

該發(fā)射電路主要有四與非門電路CC4011完成諧振及驅(qū)動電路功能，通過超聲波換能器T40-16輻射出超聲波去控制接收器。其中門YF1和門YF2組成可控振蕩器，當(dāng)S按下時(shí)，振蕩器起振，調(diào)整RP改變振蕩器頻率為40KHz；振蕩信號分別控制由YF3、YF4組成的差相驅(qū)動器工作，當(dāng)YF3輸出高電平時(shí)，YF4輸出低電平，當(dāng)YF3輸出低電時(shí)，YF4輸出高電平。此電平控制T40-16換能器發(fā)出40KHz超聲波。電路中YF1至YF4采用高速CMOS電路74HCOO四與門電路，該電路特點(diǎn)是輸出驅(qū)動電流大（大于15mA），效率高等；電路工作電壓9V，工作電流大于35mA，發(fā)射超聲信號大于10m。

方案五

本電路采用LM386對輸出信號進(jìn)行功率放大，LM386多用于音頻放大，而在本電路中用于超聲波發(fā)射。如圖所示，LM386第1腳和第8腳之間串接的E1和R1，使電路獲得較大的增益；TO為單片機(jī)輸入口的脈沖信號，經(jīng)功率放大后由5腳輸出，驅(qū)動探頭發(fā)射超聲波。

超聲波接收器模塊 方案一

超聲波接收傳感器通過壓電轉(zhuǎn)換的原理，將由障礙物返回的回波信號轉(zhuǎn)換為電信號，由于該信號幅度較小（幾到幾十毫伏），因此須有低噪聲放大、40kHz帶通濾波電路將回波信號放大到一定幅度，使得干擾成分較小，其電路如下所示。在此電路中，為了防止在超聲波接收器上始終加有一直流信號讓其工作導(dǎo)致傳感器的壽命縮短，從而加上一隔直電容C4,從而C4和R5構(gòu)成濾波電路。

在電路中，放大部分采用的是高速型運(yùn)放TL084。綜合考慮了反相放大器、同相放大器和測量放大器的優(yōu)缺點(diǎn)后，最終選擇了同相放大電路。因?yàn)橥喾糯笃鞯睦硐胼斎胱杩篂闊o窮大，理想輸出阻抗為零，其帶負(fù)載能力較強(qiáng)等因素。在此電路中，根據(jù)同相放大器的閉環(huán)增益公式：Af=1+Rf/Rr 由于接收到的信號幅度為幾到幾十毫伏，所以需要將其放大400多倍使得其接收到的40KHz信號不會被干擾信號給掩蓋。為了防止引起運(yùn)算放大器的自激振蕩，在第一級的放大電路中，R7取值為470 K?,R8取值為10K?，其增益放大： Af1=1+R7/R8=48 在第二級放大電路中，R11的取值為100K?，R12的取值為10K?，其放大增益： Af2=1+R11/R12=11 兩級增益為：Af=Af1·Af2=528 同相放大器的平衡電阻R6和R10的取值均為10K?。平衡電阻公式為：

Rp=Rf/(Rf+Rr)C5和R9構(gòu)成了一階濾波電路。

方案二

該電路主要有集成電路CX20106A和超聲波換能器TCT40-10SI構(gòu)成。利用CX20106A做接收電路載波頻率為38KHz；通過適當(dāng)?shù)母淖僀7的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。

工作原理：當(dāng)超聲波接收探頭接收到超聲波信號時(shí)，壓迫壓電晶體做振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電信號，由紅外線檢波接收集成芯片CX20106A接收到電信號后，對所接信號進(jìn)行識別，若頻率在38KHz至40KHz左右，則輸出為低電平，否則輸出為高電平。

方案三

雙穩(wěn)式超聲波接收電路

電路中，由VT5、VT6及相關(guān)輔助元件構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng)VT4每導(dǎo)通一次（發(fā)射機(jī)工作一次），觸發(fā)信號C7、C8向雙穩(wěn)電路送進(jìn)一個(gè)觸發(fā)脈沖，VT5、VT6狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，當(dāng)VT6從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，VT5截止，VT7導(dǎo)通，繼電器K吸合???調(diào)試時(shí)，在a點(diǎn)與+6V（電源）之間用導(dǎo)快速短路一下后松開，繼電器應(yīng)吸合(或釋放)，再短路一下松開，繼電器應(yīng)釋放（或吸合），如果繼電器無反應(yīng)，請檢查雙穩(wěn)電路元件焊接質(zhì)量和元件 參數(shù)。

方案四

單穩(wěn)式超聲波接收電路

本電路超聲波換能器R40-16諧振頻率為40kHZ，經(jīng)R40-16選頻后，將40kHZ的有用信號（發(fā)射機(jī)信號）送入VT1至VT3組成的高通放大器放大，經(jīng)C5、VD1檢出直流分量，控制VT4和VT5組成的電子開關(guān)帶動繼電器K工作。由于該電路僅作單路信號放大，當(dāng)發(fā)射機(jī)每發(fā)射一次超聲波信號時(shí)接收機(jī)的繼電器吸合一次（吸合時(shí)間同發(fā)射機(jī)發(fā)射信號時(shí)間相同），無記憶保持功能。可用作無線遙控?cái)z像機(jī)快門控制、兒童玩具控制、窗簾控制等。電路中VT1β≥200，VT2≥150，其他元件自定。本電路不需要調(diào)試即可工作。如果靈敏度和抗干擾不夠，可檢查三極管的β值與電容C4的容量是否偏差太大。經(jīng)檢測，配合相應(yīng)的發(fā)射機(jī)，遙控距離可達(dá)8m以上，在室內(nèi)因墻壁反射，故沒有方向性。電路工作電壓3V，靜態(tài)電流小于10mA。

方案五

在本接收電路中，結(jié)型場效應(yīng)VT1構(gòu)成高速入阻抗放大器，能夠很快地與超聲波接收器件B相匹配，可獲得較高接收靈敏度及選頻特性。VT1采用自給偏壓方式，改變R3的阻值即可改變VT1的工作點(diǎn)，超聲波接收器件B將接收到的超聲波轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，經(jīng)VT1和VT2兩極放大后，再經(jīng)VD1和VD2進(jìn)行半波整流為直流信號，由C3積分后作用于VT3的基極，使VT3由截止變?yōu)閷?dǎo)通，其集電極輸出負(fù)脈沖，觸發(fā)器JK觸發(fā)D，使其翻轉(zhuǎn)。JK觸發(fā)器Q端的電平直接驅(qū)動繼電器K，使K吸合或釋放；由繼電器K的觸點(diǎn)控制電路的開關(guān)。

盲區(qū)形成的原因及處理

1、探頭的余震及方向角。發(fā)射頭工作完后還會繼續(xù)震一會，這是物理效應(yīng)，也就是余震。余震波會通過殼體和周圍的空氣，直接到達(dá)接收頭、干擾了檢測；通常的測距設(shè)計(jì)里，發(fā)射頭和接收頭的距離很近，在這么短的距離里超聲波的檢測角度是很大的，可達(dá)180度。

2、殼體的余震。就像敲鐘一樣，能量仍來自發(fā)射頭。發(fā)射結(jié)束后，殼體的余震會直接傳導(dǎo)到接收頭，這個(gè)時(shí)間很短，但已形成了干擾。（注：不同的環(huán)境、溫度對殼體的硬度和外形會有所變化，導(dǎo)致余震時(shí)間會略有改變）

3、電路串?dāng)_。超聲波發(fā)射時(shí)的瞬間電流很大，瞬間這么大的電流會對電源有一定影響，并干擾接收電路。通常這三種情況情況在每次超聲波發(fā)射時(shí)都會出現(xiàn)，即超聲波在發(fā)射的時(shí)候,是一個(gè)高壓脈沖,并且脈沖結(jié)束后,換能器會有一個(gè)比較長時(shí)間的余震,這些信號根據(jù)不同的換能器時(shí)間會有不同,從幾百個(gè)uS到幾個(gè)mS都有可能,因此在這個(gè)時(shí)間段內(nèi),聲波的回波信號是沒有辦法跟發(fā)射信號區(qū)分的.因此,被測物體在這個(gè)范圍內(nèi),回波和發(fā)射波區(qū)分不開,也就無法測距,從而形成了盲區(qū).。

在硬件方面通常將超聲波轉(zhuǎn)換器之間的距離適當(dāng)增大來減少盲區(qū)的范圍；如果發(fā)射探頭和接收探頭分開，收發(fā)不互相影響，必須要求發(fā)射電路和接收電路的地線隔離很好，發(fā)射信號不會通過地線串?dāng)_過去，否則也是不能減小盲區(qū)的。

在軟件中的處理方法就是，當(dāng)發(fā)射頭發(fā)出脈沖后，記時(shí)器同時(shí)開始記時(shí)。我們在記時(shí)器開始記時(shí)一段時(shí)間后再開啟檢測回波信號，以避免余波信號的干擾。等待的時(shí)間可以為1ms左右。更精確的等待時(shí)間可以減小最小測量盲區(qū)。（注：超聲波探頭方向角越小、發(fā)射頭和接收頭位置越遠(yuǎn)，盲區(qū)就越小，測量距離也就越小）

第五篇：超聲波測距總結(jié)報(bào)告

電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)

超聲波測距系統(tǒng)

總結(jié)報(bào)告

自03 胡效赫 2010012351

自03 胡效赫 2010012351

一、課題內(nèi)容及分析

首先根據(jù)課程所給的幾個(gè)題目進(jìn)行選擇，由于自己最近在做電子 設(shè)計(jì)大賽的平臺設(shè)計(jì)，希望對超聲波測距在定位方面應(yīng)用有更詳盡的了解，所以選擇課題三——超聲波測距作為課程設(shè)計(jì)，內(nèi)容如下：

對課題進(jìn)行分析：實(shí)驗(yàn)提供超聲波傳感器T40-16和R40-16，利用面包板和小規(guī)模芯片搭接電路，實(shí)現(xiàn)距離的測量及顯示。大致思路即驅(qū)動發(fā)射端發(fā)出超聲波，接收端收到返回的脈沖進(jìn)行處理與計(jì)算得到測量距離并通過數(shù)碼管和蜂鳴器顯示。

二、方案比較與選擇

由于超聲波測距方案原理基本相同，只要能夠檢測出發(fā)射到接收的時(shí)間，并通過相應(yīng)計(jì)算就可以得到所測距離。所以問題大致分為驅(qū)自03 胡效赫 2010012351 動發(fā)射端、接收端檢測、間隔時(shí)間計(jì)算與計(jì)算結(jié)果顯示四部分。具體的方案設(shè)計(jì)如下：

閘門脈沖源產(chǎn)生基準(zhǔn)寬度為T 的閘門脈沖，該脈沖一方面控制計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)啟動和并產(chǎn)生計(jì)數(shù)器清零脈沖，使計(jì)數(shù)器從零開始對標(biāo)準(zhǔn)脈沖源輸出的時(shí)鐘脈沖（頻率為17KHz）計(jì)數(shù)。同時(shí)開啟控制門，超聲波振蕩器輸出的40kHz脈沖信號通過控制門，放大后送至超聲波換能器，由發(fā)射探頭轉(zhuǎn)換成聲波發(fā)射出去。該超聲波經(jīng)過一定的傳播時(shí)間，達(dá)到目標(biāo)并反射回來，被超聲波換能器的接收探頭接收變成電信號，經(jīng)放大、濾波、電壓比較和電平轉(zhuǎn)換后，還原成方波。圖中的脈沖前沿檢測電路檢測出第一個(gè)脈沖的前沿，輸出控制信號關(guān)閉計(jì)數(shù)器，使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。則計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值反映了超聲波從發(fā)射到接收所經(jīng)歷的時(shí)間（或距離）。

自03 胡效赫 2010012351

三、模塊化設(shè)計(jì)及參數(shù)估算

1、閘門控制模塊 ? 設(shè)計(jì)思路

555振蕩電路產(chǎn)生頻率為2Hz的脈沖，作為閘門脈沖源。RC微分電路將輸出的2Hz脈沖進(jìn)行微分運(yùn)算產(chǎn)生脈沖信號，作為計(jì)數(shù)啟動和計(jì)數(shù)清零的信號，分別控制D觸發(fā)器的置高端和74LS90的清零端。? 參數(shù)設(shè)計(jì)：

555振蕩電路T =(R1+2*R2)*C*ln2。其中R1取4.7kΩ，R2接入10kΩ滑動變阻器，最后實(shí)測7.51kΩ，C取47uF。RC微分電路R為1kΩ，C為4.7nF

2、超聲波發(fā)生模塊 ? 設(shè)計(jì)思路

555振蕩電路產(chǎn)生頻率為40kHz的脈沖，作為驅(qū)動超聲波發(fā)射端 自03 胡效赫 2010012351 的基礎(chǔ)脈沖信號。

同時(shí)由2Hz閘門信號作為門控（高電平有效）。

再利用電壓比較器，對555脈沖信號進(jìn)行整形，而后輸出。? 參數(shù)設(shè)計(jì)

555振蕩電路T =(R1+2*R2)*C*ln2。其中R1取2kΩ，R2接入 1kΩ滑動變阻器，最后實(shí)測440Ω，C取10nF。

3、超聲波接收模塊 ? 設(shè)計(jì)思路

電壓放大電路，利用LF347放大超聲接收端信號

電壓比較電路，利用電阻分壓設(shè)計(jì)閾值電壓VREF，當(dāng)沒有接收到信

號時(shí)V-大于V+,輸出為負(fù)，當(dāng)接收到信號時(shí)V-小于V+,輸出為正。穩(wěn)壓電路，電壓比較器輸出端接1kΩ電阻，反接5V穩(wěn)壓管接地，自03 胡效赫 2010012351 使沒有信號即輸出為負(fù)時(shí)，輸出-0.7V電平，有信號即輸出為正時(shí)，輸出5V電平。? 參數(shù)設(shè)計(jì)

放大電路電阻值為1kΩ和750kΩ，放大倍數(shù)為750。

電壓比較器VREF由100kΩ電阻和100kΩ的滑動變阻器分壓決定，最終滑動變阻器阻值取為5.68kΩ，VREF取值大致為-0.6V。

4、計(jì)數(shù)控制模塊 ? 設(shè)計(jì)思路

計(jì)數(shù)控制模塊由，計(jì)數(shù)啟動和計(jì)數(shù)停止控制組成。由D觸發(fā)器進(jìn)行實(shí)現(xiàn) 當(dāng)計(jì)數(shù)開始時(shí)閘門信號的微分電路給出低電平脈沖將Q置高，計(jì)數(shù)信號有效。而接收到回波后，接收信號由低變自03 胡效赫 2010012351 高，CLK產(chǎn)生上升沿將Q置低，計(jì)數(shù)信號關(guān)閉。

5、計(jì)數(shù)模塊 ? 設(shè)計(jì)思路

555振蕩電路產(chǎn)生17kHz的脈沖型號用來計(jì)數(shù) 三個(gè)74LS90級聯(lián)，采用十進(jìn)制接法計(jì)數(shù)，分別對應(yīng)米、分米、厘米。

計(jì)數(shù)信號控制源由計(jì)數(shù)控制模塊的D觸發(fā)器的Q信號給出 計(jì)數(shù)信號清零源由閘門控制信號的微分模塊經(jīng)由緩沖器后給出高脈沖清零。? 參數(shù)設(shè)計(jì)

555振蕩電路T =(R1+2*R2)*C*ln2。其中R1取5.1kΩ，R2接入

47kΩ滑動變阻器，最后實(shí)測18.98kΩ，C取2.2nF。

6、報(bào)警模塊 ? 設(shè)計(jì)思路

令A(yù)[4]，B[4]，C[4]分別對應(yīng)米、分米、厘米，同時(shí)當(dāng)模塊計(jì)數(shù)時(shí)報(bào) 警應(yīng)該無效，設(shè)D觸發(fā)器輸出信號為Q，則 邏輯函數(shù)Alarm = A1’A0’B3’B2’B1’Q 自03 胡效赫 2010012351 利用與非、或非及非邏輯運(yùn)算搭接電路

四、實(shí)驗(yàn)電路總圖

1、電路原理圖

自03 胡效赫 2010012351

2、時(shí)序圖

3、面包板布局

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題分析

1、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 結(jié)果：基本要求及提高要求全部完成。其中四個(gè)地方用到了滑動變阻器分別是三個(gè)555的脈沖源（產(chǎn)生2Hz、17kHz和40kHz的方波）和接收模塊的電壓比較器閾值電壓VREF的確定。調(diào)試結(jié)果的各自03 胡效赫 2010012351 阻值已在模塊設(shè)計(jì)中標(biāo)明。

2、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題及分析

A．微分電路輸出信號的檢查

開始分模塊調(diào)試時(shí)，不會測量微分電路輸出的脈沖信號，然后不能確定問題出現(xiàn)在下級還是本級。經(jīng)過老師的提示，只要把示波器顯示的波形調(diào)到最粗最亮，調(diào)成相應(yīng)掃描速度，可以看到面板上有亮點(diǎn)間歇顯示。從而驗(yàn)證微分電路輸出信號無誤，并且幅值正確。

B．?dāng)?shù)碼管顯示不穩(wěn)定

數(shù)碼管顯示不穩(wěn)定，多數(shù)原因是由于數(shù)字電路與模擬電路相互干擾，計(jì)數(shù)器中混有雜波和高頻信號。用示波器測量計(jì)數(shù)電路的74LS90的信號，發(fā)現(xiàn)有17kHz的雜波。首先將模擬地和數(shù)字地分開將555振蕩電路的地直接由引線接到學(xué)習(xí)機(jī)上，而后數(shù)碼管開始顯示，但仍不太穩(wěn)定。再在VCC和GND之間跨接0.1uF的電容濾掉雜波。之后數(shù)碼管穩(wěn)定顯示。

C．信號輸出不正確

D觸發(fā)器輸出電平Q在未接受到信號時(shí)應(yīng)該是低電平，但始終是高電平。開始時(shí)不確定前級各模塊的正確與否，有些停滯，之后確定前級信號正確，D觸發(fā)器接線正確，而輸出信號不對，則一定芯片的問題。換了芯片之后，輸出正常。

六、收獲、體會和建議

1、收獲與體會 本次實(shí)驗(yàn)充分體會電路模塊設(shè)計(jì)與調(diào)試的過程，對于設(shè)計(jì)電路和自03 胡效赫 2010012351 測試電路的能力有了更一步的提升。首先，搭接與調(diào)試電路時(shí)，應(yīng)該本著自頂向下逐步求精的原則，在理解原理并確定原理正確之后，先對于面包板的布局進(jìn)行規(guī)劃，把相應(yīng)的芯片測試后，插到相應(yīng)部分，保證后面搭接時(shí)方便并且思路清晰。然后，按分模塊逐級搭接調(diào)試的原則測試電路，保證了每一級的輸入信號都是正確的后，如果輸出不正確，去檢查接線，接線正確后檢查芯片是否正常工作。最后，發(fā)現(xiàn)信號干擾問題，嘗試用濾波，分離數(shù)字地和模擬地，以及簡單的搭接電容的方法，解決干擾。依照上述方法調(diào)試電路，保持一顆正常心態(tài)，可以高效并且正確的完成問題。

2、建議 由于整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中只需要，測量接收波形的上升沿，所以對于模擬電路中波形整形處理部分現(xiàn)對簡單。現(xiàn)提出以下課程建議： 建議老師將提高要求的測量距離改為高于3m，這樣同學(xué)們利用波形放大然后與閾值電壓比較的方法就不能實(shí)現(xiàn)了，因?yàn)橄鄳?yīng)的雜波干擾也會隨之放大，沖過閾值電壓，影響結(jié)果。所以此時(shí)同學(xué)應(yīng)該使用選頻電路選出40kHz的波形，控制后面的計(jì)數(shù)模塊，對于模擬電路部分會有更高的鍛煉。

附工作日志

8月21日 自03 胡效赫 2010012351 經(jīng)過周末的預(yù)習(xí)，查找了關(guān)于超聲傳感器的原理知識和超聲測距的相關(guān)內(nèi)容。分析了超聲測距的實(shí)現(xiàn)方案，并將電路分為各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)，每個(gè)模塊進(jìn)行了相應(yīng)仿真（但有些仿真結(jié)果不理想，待硬件實(shí)測）。

本日上午首先針對超聲測距系統(tǒng)方案中的幾個(gè)模塊與同學(xué)進(jìn)行了討論，包括方波頻率的選擇與實(shí)現(xiàn)，閘門信號的實(shí)現(xiàn)與清零，以及面包板的布局合理性。

而后首先搭接了三個(gè)555方波發(fā)生器。上午只搭接測試出了，40kHz的方波 本日下午再次對于板子的規(guī)劃進(jìn)行思考，并大致劃分了區(qū)域，把相應(yīng)用到的芯片放到了相應(yīng)的位置。然后搭接測試出了2Hz方波。分別測試兩種方波的頻率均很穩(wěn)定，效果不錯(cuò)。而后開始搭接超聲發(fā)射模塊的實(shí)現(xiàn)，將兩種頻率的方波進(jìn)行邏輯運(yùn)算，經(jīng)由LS00，信號傳至運(yùn)算放大器LF347，將信號與2.5V電壓值進(jìn)行比較，得到最終的大約0.5s驅(qū)動一次超聲波發(fā)射器的效果。

但是遇到的問題是，當(dāng)2Hz和40kHz的方波共同輸入到LS00中時(shí)，對2Hz的方波進(jìn)行測量，示波器顯示的頻率很難穩(wěn)定下來，發(fā)現(xiàn)混有雜波，可能是40kHz的雜波，也可能是交流成分。進(jìn)行了各種測試，重新退到上一步驟，檢查芯片的問題，等等。但是問題并沒解決，后來懷疑是示波器測量可能不是很準(zhǔn)。直接測量最終運(yùn)放發(fā)射的信號，發(fā)現(xiàn)效果正常。問題解決。

而后進(jìn)行超聲接收信號接收處理的部分電路的搭接，以及觸發(fā)器電路的搭接。之后搭出17kHz的脈沖源后，下課。

晚上又把數(shù)碼顯示和蜂鳴器部分搭出來了，明天分模塊測試。8月22日

由于昨天已經(jīng)把各個(gè)模塊全部搭好，今天開始分模塊測試和模塊的聯(lián)調(diào)測試。今天下來調(diào)試結(jié)果：

超聲波發(fā)射模塊調(diào)試通過正常運(yùn)行，并且接收模塊可以接收到相應(yīng)信號，在示波器上顯示相應(yīng)波形。40kHz的555脈沖源正常，2Hz的555脈沖源正常，經(jīng)過LS00運(yùn)算后，到LF347正常驅(qū)動T40-16，而相應(yīng)的R40-16接收到反射的超聲波信號后，產(chǎn)生較大幅值的波形（較之原有的干擾信號），可以通過放大，與閾值電壓比較后得到相應(yīng)的脈沖信號（沒有接收到信號時(shí)，信號為0，大于閾值電壓，最終輸出低電平信號-0.7V；接收到信號后，信號為負(fù)，小于閾值電壓，最終由于穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出高電平5V）。即，當(dāng)調(diào)整出較好的閾值電壓后接收到超聲信號后會產(chǎn)生相應(yīng)的上升沿信號。

對于閘門信號的作用部分，由74LS74雙上升沿D觸發(fā)器來完成。對2Hz脈沖信號進(jìn)行微分運(yùn)算，上升沿時(shí)給出正脈沖，經(jīng)由40106COMS施密特反相器可以得到一直是高電平閘門信號時(shí)給出低電平和一直是低電平閘門信號時(shí)給出高電平的信號。將LS74的置高端接前者信號，給出低電平脈沖時(shí)D觸發(fā)器被置高，而只有CLK信號給出上升沿后才能將D觸發(fā)器置低。

！！但是輸入信號都測出來了，輸出不對哎有木有 所以明天LS74是重點(diǎn)哎有木有！！

而后是計(jì)數(shù)器顯示模塊，需要有17kHz的555脈沖源，搞定。與經(jīng)由閘門信號控制鎖存后的Q輸出端進(jìn)行邏輯運(yùn)算（LS00），結(jié)果輸出到LS90中進(jìn)行計(jì)數(shù)并在數(shù)碼管中顯示。同時(shí)從計(jì)數(shù)的信號端中做組合邏輯實(shí)現(xiàn)低于0.2m時(shí)報(bào)警。同時(shí)計(jì)數(shù)器的清零信號由閘門信號微分運(yùn)算后COMS施密特反相器整形后得到。

開始沒有產(chǎn)生555脈沖信號的時(shí)候，將CLK和CLR用學(xué)習(xí)機(jī)模擬，效果很好，接上555后發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不穩(wěn)，有木有！！

模擬地和數(shù)字有干擾有木有！！想辦法有木有！！自03 胡效赫 2010012351 數(shù)電電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)考核的時(shí)候就有這個(gè)問題木有解決，明天上午一定要解決有木有！！

8月23日

今天來到實(shí)驗(yàn)室后重新整理了思路，調(diào)整了心態(tài)。理清了各個(gè)模塊的作用關(guān)系，由最初級開始逐級測試，當(dāng)確定D觸發(fā)器的輸入信號均正常，并且接線正常，而輸出不正常，所以果斷換了74LS74。突然之間信號變好了，然后數(shù)碼管開始工作了，無比的開心。直接找助教驗(yàn)收基本實(shí)驗(yàn)，助教發(fā)現(xiàn)信號并不是很穩(wěn)定，然后感覺計(jì)數(shù)器和數(shù)碼管顯示部分仍有雜波干擾，在VCC和GND之間接入0.1uF，信號穩(wěn)定了，基本實(shí)驗(yàn)調(diào)試通過。好開心，有木有。而后通過改變閾值電壓，使閾值電壓接近0V，將距離較遠(yuǎn)處的返回信號，也作為有效信號。然后通過了提高要求。搞定！