超声波。。。。-原理--

超声波测距学习板，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量范围在0.27~4.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。

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：① 取输出脉冲的平均值电压，该电压 (其幅值基本固定 )与距离成正比，测量电压即可测得距离；② 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 t，故被测距离为 S=1／2vt。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331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。

采用AT89C51或AT89S51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0口监测超声波接收电路输出的返回信号,显示电路采用简单的4位共阳 LED数码管,断码用74LS244,位码用8550驱动.

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340米（15℃时）。X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2- X1=0.03S，则有340m×0.03S=10.2m。由于在这10.2m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：

硬件部分
采用AT89C51或AT89S51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0口监测超声波接收电路输出的返回信号,显示电路采用简单的4位共阳 LED数码管,断码用74LS244,位码用8550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AT89S51来实现对CX20106A红外接收芯片和 TCT40-10系列超声波转换模块的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0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。

1.单片机系统及显示电路

单片机采用89S51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波转化器所需的40KHz 方波信号，利用外中断0口检测超声波接受电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管驱动。单片机系统及显示电路如下图所示.

超声波发射电路原理图

超声波接收电路:

使用CX20106A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80db。以下是CX20106A的引脚注释。
1脚：超声信号输入端，该脚的输入阻抗约为40kΩ。
2 脚：该脚与地之间连接RC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R1或减小C1,将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但C1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 R1=4.7Ω，C1=1μF。
3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；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3μf。
4脚：接地端。
5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f0，阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200kΩ时，f0≈42kHz，若取 R=220kΩ，则中心频率f0≈38kHz。
6脚：该脚与地之间接一个积分电容，标准值为330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。
7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22kΩ，没有接受信号是该端输出为高电平，有信号时则产生下降。
8脚：电源正极，4.5～5V。

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Φ16的超声波换能器TCT40-16F1（T发射）和TCT40-16S1（R接收），中心频率为 40kHz，安装时应保持两换能器中心轴线平行并相距4～8cm，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C4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。根据所设计的电路参数和程序，测距仪能测的范围为0.07～5.5m，测距仪最大误差不超过1cm。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。

超声波。。。。-原理--相关推荐

2023-3-11基于单片机超声波原理的坐姿矫正
此系统可直接用于开发板,具体实物可查看文末的图片.也可以用元器件根据原理图焊接.资料已上传在微信公众号:风吹摇铃奔赴星海 0.整理及编写了19个常用的51单片机Proteus仿真,如下所示(可在第十 ...
超声波风速风向传感器的测量原理
超声波风速风向传感器是一款基于超声波原理研发的风速风向测量仪器,利用发送的声波脉冲,测量接收端的时间或频率(多普勒变换)差别来计算风速和风向.该传感器可以同时测量风速,风向的瞬时数值,支持电流.电压信 ...
树莓派超声波测距原理及例子
超声波原理 HC-SR04超声波测距模块: 工作电压电流:5V/15mA; 功能:约2cm-400cm的非接触式距离感测功能,测距精度可达高到3毫米:感知角度≤15°,被测物体面积不小于50cm²且平 ...
树莓派超声波模块测距
参考:树莓派超声波模块测距及C语言demo 作者:一只青木呀发布时间: 2020-07-22 16:54:16 网址:https://blog.csdn.net/weixin_45309916/ar ...
Arduino超声波传感器使用
01超声波原理引脚链接方式各类超声波性能案例1不用库文件: int Trig = 2; int Echo = 3; float distance; //获取超声波往返时间函数,发送到接收 int ...
基于stm32f10x的超声波模块HC-SR04的测距示例，并用串口将数据打印出来
一.所需材料: 1任何一种型号的stm32f10x的微控制器 2.HC-SR04模块 3.安装串口驱动与串口助手(这里用的火哥的串口调试助手) 4.ST-link或者串口等下载方式都可以二.超声波原 ...
CG-23H 超声波风速风向传感器--易风（加热型）
产品概述易风超声波风速风向传感器是一款基于超声波原理研发的风速风向测量仪器,利用发送的声波脉冲,测量接收端的时间或频率(多普勒变换)差别来计算风速和风向.该传感器可以同时测量风速,风向的瞬时数值,支 ...
【STM32】超声波传感器HC-SR04知识
一.超声波HC_SR04简介超声波传感器模块上面通常有两个超声波元器件,一个用于发射,一个用于接收. 电路板上有四个引脚:VCC.GND.Trig(触发).Echo(回应). 工作电 ...
蓝桥---超声波测距
超声波: 超声波传感器主要由发送部分.接收部分.控制部分和电源部分构成. 其中,发送部分由发送器和换能器构成,换能器可以将压电晶片受到电压激励而进行振动时产生的能量转化为超声波,发送器将产生的超声波发 ...
【STM32F130RCT6】超声波测距模块思路和代码
目录 [硬件说明] [理论说明] [软件设计] 定时器初始化超声波测距函数定时器中断函数主函数 [硬件说明] STM32F103内核开发板,超声波模块HC-SR04 图1 HC-SR04超声波模 ...

超声波。。。。-原理--

超声波。。。。-原理--相关推荐

最新文章

热门文章