第一篇：超聲波測距報警器文獻綜述

超聲波測距報警器的設計與實現

超聲波測距報警器的設計與實現

摘要：本系統采用了單片機最小系統、超聲波模塊、顯示模塊、報警模塊等。超聲波測距作為一種傳統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，結構簡單，成本低，在惡劣環境下也有一定的適應能力，因此在工業控制、建筑測量、機器人避障等方面得到了廣泛應用。而且超聲波指向性強，能量消耗慢，在介質中傳播距離遠，利用超聲波檢測距離，設計方面，計算處理簡單，并在測量精度方面也能達到工業要求。

關鍵詞：單片機/超聲波模塊/報警電路

關于單片機控制超聲波測距報警器的設計與實現有很多方案，我也看了不少。為了能設計出較好的報警系統，在過去的幾個星期，我在校內圖書館查閱了大量的資料，在學校數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，簡要的重要結果如下：

文獻[1]中講述了檢測系統的發展及重要應用，檢測是利用各種物理、化學效應，選擇合適的方法與裝置，將生產、科研、生活等各方面的有關信息通過檢測與測量的方法賦予定性的或不定性結果的過程。能夠自動地完成整個檢測處理過程的技術稱為自動檢測技術。檢測技術是現代化領域中很有發展前途的技術，它在國民經濟中起著極其重要的作用。其中檢測系統最主要的就是傳感器，把非電量轉換成電量，然后經過一系列的處理，將非電量參數顯示出來。

文獻[2]中講述了隨著傳感器和單片機控制技術的不斷發展，非接觸式檢測技術已被廣泛應用于多個領域。目前，典型的非接觸式測距方法有超聲波測距、CCD 探測、雷達測距、激光測距等。其中，CCD 探測具有使用方便、無需信號發射源、同時獲得大量的場景信息等特點，但視覺測距需要額外的計算開銷。雷達測距具有全天候工作，適合于惡劣的環境中進行短距離、高精度測距的優點，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、測量速度快等優勢，尤其是對雨霧有一定的穿透能力，抗干擾能力強，但其成本高、數據處理復雜。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，縱向分辨率高，適用范圍廣，方向性強，并具

超聲波測距報警器的設計與實現

備不受光線、煙霧、電磁干擾等因素影響，且覆蓋面較大等優點。目前，超聲波測距已普遍應用在液位測量、移動機器人定位和避障等領域，應用前景廣闊。本文將對超聲波測距的原理及國內研究、應用現狀進行綜述，并對其發展趨勢進行展望。

文獻[3]中文章根據超聲波特征及測距原理，運用單片機和分體式超聲波傳感器設計了一款包括發射模塊、接收模塊、溫度補償模塊、顯示模塊和單片機外圍電路的簡單超聲波測距系統。在3 m 范圍內對系統進行經多次測試，其結果表明該超聲波測距系統精確度高，工作穩定。超聲波是一種頻率大于20 kHz 具有方向性好、指向性強、傳播能量大、遇到雜質或界面時會產生反射波等特點的機械波。運用超聲波測距能避免光線、顏色以及電、磁場的干擾，完成傳統測距技術難以實現的液面，井下等非接觸式測量。為此，超聲波測距技術已被廣泛應用于工業控制、勘探測量、海洋測量等領域，而關于超聲波測距系統的研究也在不斷發展。本文運用單片機設計一款結構簡單、通用性強、可靠性好、操作靈活的超聲波測距系統。

文獻[4]中本文簡要介紹了超聲波的概念、特點，闡述了超聲波傳感器的原理，并分析了超聲波傳感器在醫療、工業、液位測量、報警等方面的應用。超聲波所具有的獨特的性質，使得超聲波傳感器在生產生活中體現出了越來越大的重要性，具有一定的研究價值。隨著自動化等新技術的發展，傳感器的使用數量越來越大，一切現代化儀器、設備都離不開傳感器。在工業生產中，尤其是自動化生產過程中，用各種傳感器來監測和控制生產過程中的各個參數，如溫度、壓力、流量，等等，以便使設備工作在最佳狀態，產品達到最好的質量。

文獻[5]中提出一種基于STM8S單片機控制的超聲波測距系統的設計方案，在分析超聲波測距產生盲區和誤差原因的基礎上，設計時間增益補償電路和峰值時間檢測電路，并使用電容觸摸按鍵代替機電開關，確保正確捕捉回波的到達時間，提高測距精度．試驗驗證表明：該系統在2.5~10m，范圍內測距誤差不超過0.25%。

文獻[6]中C 語言是功能強大、應用廣泛的編程語言，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于一身，目前市面上的許多軟件也是在C 語言的平臺上產生的，所以高校在C 語言的教學中也可謂是“不遺余力”的。但是從近年來的教學效果來看，學生的普遍反映卻讓人大跌眼鏡，大部分人認為C 語言晦澀難學，學起來是非常吃力，經常是非常努力學習卻達不到想要的效果，課程過后沒有任何收獲，甚至連一個小程序都寫不出來，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改善對策。

超聲波測距報警器的設計與實現

文獻[7]中本文設計一種基于單片機STC89C52 的超聲波測距儀汽車倒車系統,介紹了超聲波測距的基本原理,闡述了倒車雷達系統的結構組成、硬件電路設計,并在數據處理部分采用溫度補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 進行實時顯示,并通過語音報警電路對不同距離段做出不同的語音提示。實驗表明該倒車雷達系統在 30～500 cm 范圍內可實現準確測距,具有可靠性較高、外圍電路簡單、實用性強等優點。

文獻[8]中單片機AT89C51。整個系統是在系統軟件控制下工作的。設置在監測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經放大電路、比較電路送至門限開關，打開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機。在單片機內，經軟件查詢、識別判決等環節實時發出入侵報警狀態控制信號。驅動電路將控制信號放大并推動聲光報警設備完成相應動作。當報警延遲10s一段時間后自動解除，也可人工手動解除報警信號，然后通過ＬＥＤ顯示報警次數，當警情消除后復位電路使系統復位，或者是在聲光報警10s鐘后有定時器實現自動消除報警。通過與AT89S52比較，AT89S52更加強大，而且在價格方面都差啊不多，同時AT89C51 也基本上淘汰了，所以本設計采用的AT89S52芯片。

文獻[9]中數碼管仍是常用的顯示方法，LED 數碼管的電路實現方式有兩種：靜態顯示和動態顯示。本文介紹了常用的顯示方法，研究了數碼管顯示時，如何有效的節約資源，主要是節約單片機的I/O 資源。數字電路中，LED 數碼管顯示各種數字或符號仍是最常用的電路。LED 數碼管的基本組成是半導體發光二極管，常見的七段LED 數碼管結，它由7 個長條形狀的發光二極管組成，控制七段發光管的二進制代碼稱為段碼。7 個發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碼管是否發光，根據這個端子是與電源正極連接還是與負極連接，又把數碼管分為共陽極與共陰極。

文獻[10]中介紹了一種基于單片機的超聲波倒車防撞報警系統，此系統利用AT89C52 單片機作為主控制器，結合超聲波測距原理，來實現倒車防撞報警功能，并進行了系統硬件和軟件的設計。此系統具有結構簡單，精度高，使用方便等特點。隨著改革開放，我國經濟高速發展，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，給人們的生命和財產安全帶來了巨大的損失。安全駕駛成為大家關注的焦點，其中汽車防撞系統CAS的設計和需求顯得非常重要和迫切。此倒車防撞系統主要是利用超聲波的特點和優勢，將超聲波測距原理和AT89C52 單

超聲波測距報警器的設計與實現

片機結合于一體，設計出一種基于單片機的倒車防撞報警系統。該系統采用軟、硬件結合的方法，具有模塊化和多用化的特點。

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

文獻[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、反射能力較強等優點，超聲波傳感器可廣泛應用于非接觸式檢測方法，因而采用仿真技術進行超聲波測距。目前國內的超聲波測距專用集成電路都是只有厘米級的測量準確度。通過分析超聲波測距誤差產生的原因，提高測量時間差到微秒級，以及用LM92 溫度傳感器進行聲波傳播速度的補償后，設計的高準確度超聲波測距儀能達到毫米級的測量準確度。

文獻[13]中談到放大電路的應用，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入時會輸出一個電壓信號，經放大器放大，然后送給單片機，從而由單片機控制整個系統，并發生聲光報警。結合本設計，此放大系統應用的是三極管放大電路。

文獻[14]中講到液晶顯示器以其零輻射，低耗能，散熱小，纖薄輕巧等諸多優點，已經在各個領域中得到了廣泛的應用。LCD1602 作為現在電子產品的通用器件，一般用于顯示數字、專用符號和圖形。該文采用單片機系統對LCD1602 進行控制，分析LCD1602 液晶顯示器的管腳功能，對LCD1602 顯示進行程序設計。

文獻[15]中講到C語言在單片機開發中的運用目前比較廣泛, 它使單片機應用于生產生活的時候更為有效, 同時極高的開發效率將單片機的使用推廣到了生產生活的各個方面。面對目前計算機領域技術發展的最新環境, 匯編語言對于單片機開發來說已經不是最適合的程序編寫技術了。綜上所述, C語言應用于單片機的開發對單片

超聲波測距報警器的設計與實現

機在未來運用于更廣闊的空間具有很大的促進作用。

文獻[16]中介紹基于Proteus與Keil的簡單搶答器項目設計，通過這個項目的設計，我們可以掌握單片機開發及設計流程，學生的思維得到了大大的拓展，通過仿真我們可以清楚項目設計中遇到的難題及項目能否成功實現。另外，采用實驗箱或實驗板加硬件仿真器設備，也大大增加設備的維護工作及經費的投入，Proteus與Keil軟件的出現，解決了這些問題。

這些理論價值給了我很大的價值，學到了很多知識，為畢業設計做了很大的鋪墊，例如超聲波測距的原理，測距的算法、溫度補償、以及液晶顯示的工作原理，與單片機接口的方法，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。

經過參考別人的論文和設計方案，從中找到優點和缺點，吸收他們的優點，改進他們的缺點，從而設計出更好的作品。同時我知道這些資料對于畢業設計是遠遠不夠的，還要自己去主動學習更多的知識，后面的路還很長，要充分利用每一天，請教老師和同學，接受好的建議，爭取順利完成設計。

超聲波測距報警器的設計與實現

參考文獻

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第二篇：超聲波測距外文翻譯文獻

超聲波測距畢業論文中英文對照資料外文翻譯文獻

超聲測距技術在工業現場、車輛導航、水聲工程等領域都具有廣泛的應用價值，目前已應用于物位測量、機器人自動導航以及空氣中與水下的目標探測、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踐意義。為了進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的便攜式超聲測距系統。隨著技術的發展，人們生活水平的提高，城市發展建設加快，城市給排水系統也有較大展，其狀況不斷改善。但是，由于歷史原因合成時間住的許多不可預見因素，城市給排水系統，特別是排水系統往往落后于城市建設。因此，經常出現開挖已經建設好的建筑設施來改造排水系統的現象。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污水處理，人們生活舒適顯得非常重要。而設計研制箱涵排水疏通移動機器人的自動控制系統，保證機器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通機器人的設計研制的核心部分。控制系統核心部分就是超聲波測距儀的研制。因此，設計好的超聲波測距儀就顯得非常重要了。波測距原理

2.1 壓電式超聲波發生器原理 壓電式超聲波發生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發生器內部結構，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當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，壓電晶片將會發生共振，并帶動共振板振動，便產生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波 時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。測量脈沖到達時間的傳統方法是以擁有固定參數的接收信號開端為基礎的。這個界限恰恰選于噪音水平之上，然而脈沖到達時間被定義為脈沖信號剛好超過界限的第一時刻。一個物體的脈沖強度很大程度上取決于這個物體的自然屬性尺寸還有它與傳感器的距離。進一步說，從脈沖起始點到剛好超過界限之間的時間段隨著脈沖的強度而改變。結果，一種錯誤便出現了——兩個擁有不同強度的脈沖在不同時間超過界限卻在同一時間到達。強度較強的脈沖會比強度較弱的脈沖超過界限的時間早點，因此我們會認為強度較強的脈沖屬于較近的物體。

2.2 聲波測距原理

超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射時刻的同時開始計時，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時。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據計時器記錄的時間 t，就可以計算出發射點距障礙物的距離s，即：s340t/2 3 波測距系統的電路設計

系統的特點是利用單片機控制超聲波的發射和對超聲波自發射至接收往返時間的計時，單片機選用 C51，經濟易用，且片內有 4K 的 ROM，便于編程。

3.1 40kHz 脈沖的產生與超聲波發射 測距系統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，這由單片機執行下面程序來產生。puzel： mov 14h 12h；超聲波發射持續 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 P1.0 端口，單片機執行上面的程序后，在 P1.0端口輸出一個 40kHz 的脈沖信號，經過三極管 T 放大，驅動超聲波發射頭 UCM40T，發出 40kHz 的脈沖超聲波，且持續發射 200ms。右側和左側測 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

接收頭采用與發射頭配對的 UCM40R，將超聲波調制脈沖變為交變電壓信號，經 IC2運算放大器 IC1A 和 IC1B 兩極放大后加至 IC2。是帶有鎖 定環的音頻譯碼集成塊LM567，內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。調節 R8 在發射的載頻上，則 LM567 輸入信號大于 25mV，輸出端 8 腳由高電平躍變為低電平，作為中斷請求信號，送至單片機處理.前方測距電路的輸出端接單片機 INT0 端口，中斷優先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機 INT1 端口，同時單片機 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，中斷優先級為先右后左。部分源程序如下：receive1：push psw push acc clr ex1； 關外部中斷 1 jnb p1.1right；P1.1 引腳為 0轉至右測距電路中斷服務程序 jnb p1.2left；P1.2 引腳為 0轉至左測距電路中斷服務程序return： SETB EX1； 開外部中斷 1 pop acc pop psw retiright：...； 右測距電路中斷服務程序入口 ajmp returnleft：...； 左測距電路中斷服務程序入口 ajmp return 3.3 計算超聲波傳播時間

在啟動發射電路的同時啟動單片機內部的定時器 T0，利用定時器的計數功能記錄超聲波發射的時間和收到反射波的時間。當收到超聲波反射波時，接收電路 輸出端產生一個負跳變，在 INT0 或 INT1 端產生一個中斷請求信號，單片機響應外部中斷請求，執行外部中斷服務子程序，讀取時間差，計算距離。其部分源程序如下：RECEIVE0： PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ； 關外部中斷 0 MOV R7 TH0 ； 讀取時間值 MOV R6 TL0 CLR C MOV A R6 SUBB A 0BBH； 計算時間差 MOV 31H A ； 存儲結果 MOV A R7 SUBB A 3CH MOV 30H A SETB EX0 ； 開外部中斷 0 POP ACC POP PSW RETI對于一個平坦的目標，距離測量包括兩個階段:粗糙的測量和精細測量。第一步：脈沖的傳送產生一種簡單的超聲波。第二步：根據公式改變回波放大器的獲得量直到回撥被檢測到。第三步：檢測兩種回波的振幅與過零時間。第四步：設置回波放大器的所得來規格輸出，假定是 3 伏。通過脈沖的周期設置下一 個脈沖。根據第二部的數據設定時間窗。第五步：發射兩串脈沖產生干擾波。測量過零時間與回波的振幅。如果逆向發生在回 波中，決定要不通過在低氣壓插入振幅。第六步：通過公式計算距離 y。波測距系統的軟件設計

軟件分為兩部分，主程序和中斷服務程序。主程序完成初始化工作、各路超聲波發射和接收順序的控制。定時中斷服務子程序完成三方向超聲波的輪流發射，外部中斷服務子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結果的輸出等工作。對所要求測量范圍 30cm200cm 內的平面物體做了多次測量發現，其最大誤差為0.5cm，且重復性好。可見基于單片機設計的超聲波測距系統具有硬件結構簡單、工作可靠、測量誤差小等特點。因此，它不僅可用于移動機器人，還可用在其它檢測系統中。思考：至于為什么接收不用晶體管做放大電路呢，因為放大倍數搞不好，集成放大電路，還帶自動電平增益控制，放大倍數為 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

第三篇：超聲波測距總結

超聲波測距

超聲波傳感器用于超聲控制元件，它分為發射器和接收器。發射器將電磁振蕩轉換為超聲波向空氣發射，接收器將接受的超聲波進行聲電轉換變為電脈沖信號。實質上是一種可逆的換能器，即將電振蕩的能量轉換為機械振蕩，形成超聲波；或者有超聲波能量轉換為電振蕩。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的彈性常數以及介質的密度。

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

通過超聲波發射器向某一方向發射超聲波,在發射時刻的同時開始計時,超聲波在空氣中傳播時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時。超聲波在空氣中的傳播速度為v ,而根據計時器記錄的測出發射和接收回波的時間差△t ,就可以計算出發射點距障礙物的距離S ,即: S = v·△t /2

這就是所謂的時間差測距法 或：

由于超聲波也是一種聲波, 其聲速C與溫度有關,表1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時,如果溫度變化不大, 則可認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, 則應通過溫度補償的方法加以校正（本系統正是采用了溫度補償的方法）。已知現場環境溫度T 時, 超聲波傳播速度V 的計算公式為：

V = 331.45 + 0.607T

聲速確定后, 只要測得超聲波往返的時間,即可求得距離。這就是超聲波測距儀的機理。

超聲波發生器可以分為兩類：

1、使用電氣方式產生超聲波；

2、用機械方式產生超聲波。電氣方式包括壓電型，磁致伸縮型和電動型等；機械方式有加爾統笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產生的超聲波的頻率、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生器，其又可分為兩類：（1）順壓電效應：某些電介物質，在沿一定方向上受到外力作用而變形時，內部會產生極化現象，同時在其表面上會產生電荷；當外力去掉后，又從新回到不帶電的狀態，這種將機械能轉換為電能的現象稱順壓電效應（超聲波接收器的工作原理）。（2）逆壓電效應：在電介質的極化方向上施加電場，會產生機械變形，當去掉外加電場時，電介質的變形隨之消失，這種將電能轉化為機械能的現象稱逆壓電效應（超聲波發射器的工作原理）。

系統框圖

超聲波發射電路 方案一

利用555定時器構成多謝振蕩器產生40KHz的超聲波。如下圖為555定時器構成的多謝振蕩器，復位端4由單片機的P0.4口控制，當單片機給低電平時，電路停振；當單片機給高電平時電路起振。接通電源后，電容C2來不及充電，6腳電壓Uc=0，則U1=1,555芯片內部的三極管VT處于截止狀態。這時Vcc經過R3和R2向C2充電，當充至Uc=2/3Vcc時，輸出翻轉U1=0，VT導通；這時電容C2經R2和VT放電，當降至Uc=1/3Vcc時，輸出翻轉U1=1.C2放電終止、又從新開始充電，周而復始，形成振蕩。其振蕩周期t1和放電時間t2有關，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。所以在電路設計時，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 為了方面在實驗中使用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，同時將其復位端4腳接高電平，使用示波器觀察555芯片3腳的輸出波形，通過調節電位器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可調電阻來調節頻率。F3的輸出激勵換能器T40-16的一端和反相器F4輸出激勵換能器T40-16（反饋耦合元件）的另一端，因此，加入F4使激勵電壓提高了一倍。電容C2、C3平衡F3和F4的輸出使波形穩定。電路中的反相器用CC4069六反相器中的四個反相器剩余兩個不用（輸入端應接地）。電源用9V疊層電池；測量F3輸出頻率應為40KHz,否則應調節RP，發射波信號大于8m。

方案三

該超聲波發射電路由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；頻率穩定性好，不需做任何調整，并由T40-16作為換能器發出40KHz的超聲波信號；電感L1與電容C2調諧在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，發射超聲波信號大于8m。

方案四

該發射電路主要有四與非門電路CC4011完成諧振及驅動電路功能，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S按下時，振蕩器起振，調整RP改變振蕩器頻率為40KHz；振蕩信號分別控制由YF3、YF4組成的差相驅動器工作，當YF3輸出高電平時，YF4輸出低電平，當YF3輸出低電時，YF4輸出高電平。此電平控制T40-16換能器發出40KHz超聲波。電路中YF1至YF4采用高速CMOS電路74HCOO四與門電路，該電路特點是輸出驅動電流大（大于15mA），效率高等；電路工作電壓9V，工作電流大于35mA，發射超聲信號大于10m。

方案五

本電路采用LM386對輸出信號進行功率放大，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為單片機輸入口的脈沖信號，經功率放大后由5腳輸出，驅動探頭發射超聲波。

超聲波接收器模塊 方案一

超聲波接收傳感器通過壓電轉換的原理，將由障礙物返回的回波信號轉換為電信號，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構成濾波電路。

在電路中，放大部分采用的是高速型運放TL084。綜合考慮了反相放大器、同相放大器和測量放大器的優缺點后，最終選擇了同相放大電路。因為同相放大器的理想輸入阻抗為無窮大，理想輸出阻抗為零，其帶負載能力較強等因素。在此電路中，根據同相放大器的閉環增益公式：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構成。利用CX20106A做接收電路載波頻率為38KHz；通過適當的改變C7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：當超聲波接收探頭接收到超聲波信號時，壓迫壓電晶體做振動，將機械能轉化成電信號，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

雙穩式超聲波接收電路

電路中，由VT5、VT6及相關輔助元件構成雙穩態電路，當VT4每導通一次（發射機工作一次），觸發信號C7、C8向雙穩電路送進一個觸發脈沖，VT5、VT6狀態翻轉一次，當VT6從截止狀態轉變成導通狀態時，VT5截止，VT7導通，繼電器K吸合???調試時，在a點與+6V（電源）之間用導快速短路一下后松開，繼電器應吸合(或釋放)，再短路一下松開，繼電器應釋放（或吸合），如果繼電器無反應，請檢查雙穩電路元件焊接質量和元件 參數。

方案四

單穩式超聲波接收電路

本電路超聲波換能器R40-16諧振頻率為40kHZ，經R40-16選頻后，將40kHZ的有用信號（發射機信號）送入VT1至VT3組成的高通放大器放大，經C5、VD1檢出直流分量，控制VT4和VT5組成的電子開關帶動繼電器K工作。由于該電路僅作單路信號放大，當發射機每發射一次超聲波信號時接收機的繼電器吸合一次（吸合時間同發射機發射信號時間相同），無記憶保持功能。可用作無線遙控攝像機快門控制、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。經檢測，配合相應的發射機，遙控距離可達8m以上，在室內因墻壁反射，故沒有方向性。電路工作電壓3V，靜態電流小于10mA。

方案五

在本接收電路中，結型場效應VT1構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，超聲波接收器件B將接收到的超聲波轉換為相應的電信號，經VT1和VT2兩極放大后，再經VD1和VD2進行半波整流為直流信號，由C3積分后作用于VT3的基極，使VT3由截止變為導通，其集電極輸出負脈沖，觸發器JK觸發D，使其翻轉。JK觸發器Q端的電平直接驅動繼電器K，使K吸合或釋放；由繼電器K的觸點控制電路的開關。

盲區形成的原因及處理

1、探頭的余震及方向角。發射頭工作完后還會繼續震一會，這是物理效應，也就是余震。余震波會通過殼體和周圍的空氣，直接到達接收頭、干擾了檢測；通常的測距設計里，發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180度。

2、殼體的余震。就像敲鐘一樣，能量仍來自發射頭。發射結束后，殼體的余震會直接傳導到接收頭，這個時間很短，但已形成了干擾。（注：不同的環境、溫度對殼體的硬度和外形會有所變化，導致余震時間會略有改變）

3、電路串擾。超聲波發射時的瞬間電流很大，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射時都會出現，即超聲波在發射的時候,是一個高壓脈沖,并且脈沖結束后,換能器會有一個比較長時間的余震,這些信號根據不同的換能器時間會有不同,從幾百個uS到幾個mS都有可能,因此在這個時間段內,聲波的回波信號是沒有辦法跟發射信號區分的.因此,被測物體在這個范圍內,回波和發射波區分不開,也就無法測距,從而形成了盲區.。

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

在軟件中的處理方法就是，當發射頭發出脈沖后，記時器同時開始記時。我們在記時器開始記時一段時間后再開啟檢測回波信號，以避免余波信號的干擾。等待的時間可以為1ms左右。更精確的等待時間可以減小最小測量盲區。（注：超聲波探頭方向角越小、發射頭和接收頭位置越遠，盲區就越小，測量距離也就越小）

第四篇：超聲波測距總結報告

電子技術實驗課程設計

超聲波測距系統

總結報告

自03 胡效赫 2010012351

自03 胡效赫 2010012351

一、課題內容及分析

首先根據課程所給的幾個題目進行選擇，由于自己最近在做電子 設計大賽的平臺設計，希望對超聲波測距在定位方面應用有更詳盡的了解，所以選擇課題三——超聲波測距作為課程設計，內容如下：

對課題進行分析：實驗提供超聲波傳感器T40-16和R40-16，利用面包板和小規模芯片搭接電路，實現距離的測量及顯示。大致思路即驅動發射端發出超聲波，接收端收到返回的脈沖進行處理與計算得到測量距離并通過數碼管和蜂鳴器顯示。

二、方案比較與選擇

由于超聲波測距方案原理基本相同，只要能夠檢測出發射到接收的時間，并通過相應計算就可以得到所測距離。所以問題大致分為驅自03 胡效赫 2010012351 動發射端、接收端檢測、間隔時間計算與計算結果顯示四部分。具體的方案設計如下：

閘門脈沖源產生基準寬度為T 的閘門脈沖，該脈沖一方面控制計數電路的計數啟動和并產生計數器清零脈沖，使計數器從零開始對標準脈沖源輸出的時鐘脈沖（頻率為17KHz）計數。同時開啟控制門，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，由發射探頭轉換成聲波發射出去。該超聲波經過一定的傳播時間，達到目標并反射回來，被超聲波換能器的接收探頭接收變成電信號，經放大、濾波、電壓比較和電平轉換后，還原成方波。圖中的脈沖前沿檢測電路檢測出第一個脈沖的前沿，輸出控制信號關閉計數器，使計數器停止計數。則計數器的計數值反映了超聲波從發射到接收所經歷的時間（或距離）。

自03 胡效赫 2010012351

三、模塊化設計及參數估算

1、閘門控制模塊 ? 設計思路

555振蕩電路產生頻率為2Hz的脈沖，作為閘門脈沖源。RC微分電路將輸出的2Hz脈沖進行微分運算產生脈沖信號，作為計數啟動和計數清零的信號，分別控制D觸發器的置高端和74LS90的清零端。? 參數設計：

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，最后實測7.51kΩ，C取47uF。RC微分電路R為1kΩ，C為4.7nF

2、超聲波發生模塊 ? 設計思路

555振蕩電路產生頻率為40kHz的脈沖，作為驅動超聲波發射端 自03 胡效赫 2010012351 的基礎脈沖信號。

同時由2Hz閘門信號作為門控（高電平有效）。

再利用電壓比較器，對555脈沖信號進行整形，而后輸出。? 參數設計

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，最后實測440Ω，C取10nF。

3、超聲波接收模塊 ? 設計思路

電壓放大電路，利用LF347放大超聲接收端信號

電壓比較電路，利用電阻分壓設計閾值電壓VREF，當沒有接收到信

號時V-大于V+,輸出為負，當接收到信號時V-小于V+,輸出為正。穩壓電路，電壓比較器輸出端接1kΩ電阻，反接5V穩壓管接地，自03 胡效赫 2010012351 使沒有信號即輸出為負時，輸出-0.7V電平，有信號即輸出為正時，輸出5V電平。? 參數設計

放大電路電阻值為1kΩ和750kΩ，放大倍數為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、計數控制模塊 ? 設計思路

計數控制模塊由，計數啟動和計數停止控制組成。由D觸發器進行實現 當計數開始時閘門信號的微分電路給出低電平脈沖將Q置高，計數信號有效。而接收到回波后，接收信號由低變自03 胡效赫 2010012351 高，CLK產生上升沿將Q置低，計數信號關閉。

5、計數模塊 ? 設計思路

555振蕩電路產生17kHz的脈沖型號用來計數 三個74LS90級聯，采用十進制接法計數，分別對應米、分米、厘米。

計數信號控制源由計數控制模塊的D觸發器的Q信號給出 計數信號清零源由閘門控制信號的微分模塊經由緩沖器后給出高脈沖清零。? 參數設計

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，最后實測18.98kΩ，C取2.2nF。

6、報警模塊 ? 設計思路

令A[4]，B[4]，C[4]分別對應米、分米、厘米，同時當模塊計數時報 警應該無效，設D觸發器輸出信號為Q，則 邏輯函數Alarm = A1’A0’B3’B2’B1’Q 自03 胡效赫 2010012351 利用與非、或非及非邏輯運算搭接電路

四、實驗電路總圖

1、電路原理圖

自03 胡效赫 2010012351

2、時序圖

3、面包板布局

五、實驗結果與實驗中出現的問題分析

1、實驗結果 結果：基本要求及提高要求全部完成。其中四個地方用到了滑動變阻器分別是三個555的脈沖源（產生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。調試結果的各自03 胡效赫 2010012351 阻值已在模塊設計中標明。

2、實驗中出現的問題及分析

A．微分電路輸出信號的檢查

開始分模塊調試時，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在下級還是本級。經過老師的提示，只要把示波器顯示的波形調到最粗最亮，調成相應掃描速度，可以看到面板上有亮點間歇顯示。從而驗證微分電路輸出信號無誤，并且幅值正確。

B．數碼管顯示不穩定

數碼管顯示不穩定，多數原因是由于數字電路與模擬電路相互干擾，計數器中混有雜波和高頻信號。用示波器測量計數電路的74LS90的信號，發現有17kHz的雜波。首先將模擬地和數字地分開將555振蕩電路的地直接由引線接到學習機上，而后數碼管開始顯示，但仍不太穩定。再在VCC和GND之間跨接0.1uF的電容濾掉雜波。之后數碼管穩定顯示。

C．信號輸出不正確

D觸發器輸出電平Q在未接受到信號時應該是低電平，但始終是高電平。開始時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 本次實驗充分體會電路模塊設計與調試的過程，對于設計電路和自03 胡效赫 2010012351 測試電路的能力有了更一步的提升。首先，搭接與調試電路時，應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行規劃，把相應的芯片測試后，插到相應部分，保證后面搭接時方便并且思路清晰。然后，按分模塊逐級搭接調試的原則測試電路，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，發現信號干擾問題，嘗試用濾波，分離數字地和模擬地，以及簡單的搭接電容的方法，解決干擾。依照上述方法調試電路，保持一顆正常心態，可以高效并且正確的完成問題。

2、建議 由于整個實驗過程中只需要，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對簡單。現提出以下課程建議： 建議老師將提高要求的測量距離改為高于3m，這樣同學們利用波形放大然后與閾值電壓比較的方法就不能實現了，因為相應的雜波干擾也會隨之放大，沖過閾值電壓，影響結果。所以此時同學應該使用選頻電路選出40kHz的波形，控制后面的計數模塊，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 經過周末的預習，查找了關于超聲傳感器的原理知識和超聲測距的相關內容。分析了超聲測距的實現方案，并將電路分為各個模塊實現，每個模塊進行了相應仿真（但有些仿真結果不理想，待硬件實測）。

本日上午首先針對超聲測距系統方案中的幾個模塊與同學進行了討論，包括方波頻率的選擇與實現，閘門信號的實現與清零，以及面包板的布局合理性。

而后首先搭接了三個555方波發生器。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劃進行思考，并大致劃分了區域，把相應用到的芯片放到了相應的位置。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定，效果不錯。而后開始搭接超聲發射模塊的實現，將兩種頻率的方波進行邏輯運算，經由LS00，信號傳至運算放大器LF347，將信號與2.5V電壓值進行比較，得到最終的大約0.5s驅動一次超聲波發射器的效果。

但是遇到的問題是，當2Hz和40kHz的方波共同輸入到LS00中時，對2Hz的方波進行測量，示波器顯示的頻率很難穩定下來，發現混有雜波，可能是40kHz的雜波，也可能是交流成分。進行了各種測試，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。直接測量最終運放發射的信號，發現效果正常。問題解決。

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

晚上又把數碼顯示和蜂鳴器部分搭出來了，明天分模塊測試。8月22日

由于昨天已經把各個模塊全部搭好，今天開始分模塊測試和模塊的聯調測試。今天下來調試結果：

超聲波發射模塊調試通過正常運行，并且接收模塊可以接收到相應信號，在示波器上顯示相應波形。40kHz的555脈沖源正常，2Hz的555脈沖源正常，經過LS00運算后，到LF347正常驅動T40-16，而相應的R40-16接收到反射的超聲波信號后，產生較大幅值的波形（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的脈沖信號（沒有接收到信號時，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，小于閾值電壓，最終由于穩壓管穩壓后輸出高電平5V）。即，當調整出較好的閾值電壓后接收到超聲信號后會產生相應的上升沿信號。

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

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

而后是計數器顯示模塊，需要有17kHz的555脈沖源，搞定。與經由閘門信號控制鎖存后的Q輸出端進行邏輯運算（LS00），結果輸出到LS90中進行計數并在數碼管中顯示。同時從計數的信號端中做組合邏輯實現低于0.2m時報警。同時計數器的清零信號由閘門信號微分運算后COMS施密特反相器整形后得到。

開始沒有產生555脈沖信號的時候，將CLK和CLR用學習機模擬，效果很好，接上555后發現數碼管不穩，有木有！！

模擬地和數字有干擾有木有！！想辦法有木有！！自03 胡效赫 2010012351 數電電子技術實驗考核的時候就有這個問題木有解決，明天上午一定要解決有木有！！

8月23日

今天來到實驗室后重新整理了思路，調整了心態。理清了各個模塊的作用關系，由最初級開始逐級測試，當確定D觸發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，然后數碼管開始工作了，無比的開心。直接找助教驗收基本實驗，助教發現信號并不是很穩定，然后感覺計數器和數碼管顯示部分仍有雜波干擾，在VCC和GND之間接入0.1uF，信號穩定了，基本實驗調試通過。好開心，有木有。而后通過改變閾值電壓，使閾值電壓接近0V，將距離較遠處的返回信號，也作為有效信號。然后通過了提高要求。搞定！

第五篇：超聲波測距方案流程圖

超聲波測距的具體方案流程圖

距離顯示LED發射電路緩沖器高頻振蕩器接受電路放大器比較器單片機聲光報警模塊定時器

該方案采用超聲波測距系統，超聲波的優點如下：

超聲波指向性強，能量消耗緩慢。在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用于距離的測量

(1)超聲波的傳播速度僅為光波的百萬分之一，因此可以直接測量較近目標的距離，縱向分辨率較高。

(2)超聲波對色彩，光照度不敏感，適于識別透明，半透明及漫反射性差的物體，如玻璃，拋光體等。

(3)超聲波對外界光線和電磁場不敏感，可用于黑暗，灰塵，煙霧，電磁干擾強，有毒等惡劣環境中。

(4)超聲波傳感器體積小，設備簡單，易于做到實時控制，硬件容易實現，信息處理簡單，易于小型化和集成化。

(5)超聲波傳感器的價格低廉，并且在測量距離，測量精度等方面能達到工業實用要求，因此超聲波作為非接觸檢測識別手段，在汽車，飛機的防撞系統方面得到廣泛應用，越來越引起人們的重視，并得到較深的研究。

※單片機型號選用AT89S51 T89S51是89c51的升級版本，89SXX可以向下兼容89CXX等51系列芯片。其區別如下： 1、89S51在工藝上進行了改進，89S51采用0.35新工藝，成本降低,而且將功能提升,增加了競爭力。

2、新增加很多功能，性能有了較大提升。3、89s51有ISP在線編程功能，這個功能的優勢在于改寫單片機存儲器內的程序不需要把芯片從工作環境中剝離。速度更快、穩定性更好，燒寫電壓也僅僅需要4～5V即可。

4、最高工作頻率為33MHz，89C51的極限工作頻率是24M。5、89s51具有雙工UART串行通道。6、89s51內部集成看門狗計時器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。7、89s51帶有雙數據指示器。8、89s51帶有電源關閉標識。9、89s51帶有全新的加密算法，這使得對于89S51的破解變為不可能，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效的保護知識產權不被侵犯。

10、電源范圍：89S5*電源范圍寬達4～5.5V，而89C5*系列在低于4.8V和高于5.3V的時候則無法正常工作。

11、燒寫壽命更長：89S5*標稱的1000次，實際最少是1000次～10000次，這樣更有利初學者反復燒寫，減低學習成本。

※

頻率為40kHz左右的超聲波在空氣中傳播的效率最高，因此通常將發送的超聲波調制到40kHz左右