超声波测距离使用标准版论文.doc

1、 超声波测距离学习样板论文CJ3超声波测距板.学习板 (提供原程序 原理图  安装图) 各职业技术学校，学院，批量需要的客户,请将购货清单传真到发邮件到：saxmcuyahoo。cn 我们将向你提供最优惠的价格 概述      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。274.00m，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   

2、  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： 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; 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

3、隔 t,故被测距离为 S=12vt。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。    CJ3超声波学习板采用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

4、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，X2X1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     CJ-3超声波学习板采用AT89C51

5、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TCT4010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

6、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CX20

7、106A的引脚注释。1脚：超声信号输入端，该脚的输入阻抗约为40k。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=4.7，C1=1F。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3.3f.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

8、的中心频率f0，阻值越大,中心频率越低。例如，取R=200k时,f042kHz，若取R=220k，则中心频率f038kHz。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22k，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。55V.超声波测距学习成品板 成品138元 全部零件套件130元 超声波专用发射接收头 8元一对 标有T字样的是发射头，标有R字样的是接收头产品性能特点:    成品

9、板上自带:超声波收发传感器、接收放大电路、四位LED数码显示、四位按键，电源部分自带整流、滤波、稳压电路，允许交流715V或者直流916V输入，经过实际测试,测量范围可达27300厘米，测量精度为1厘米。因为我们能提供完整的源程序，客户不但可以学习超声波测距的知识，还可以直接将这项技术用于产品开发，是不可多得的资料。 下图是超声波测距学习板的元件布局图，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16的超声波换能器TCT40-16F1（T发射）和TCT4016S1（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

10、距48cm,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。075.5m，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

11、到实际使用的测量要求。     后续工作需实验后才能验证    根据参考电路和集成的电路器件测距范围有限10m以内为好。以下是部分汇编源程序，购买我们产品后我们用光盘将完整的单片机汇编源程序和烧写文件送给客户.;/ ; USE BY ：超声波测距器    laosong; IC :AT89C51 ； TEL : ; OSCCAL ：XT (12M) ； display ：共阳LED显示 ;  （仅供参考)；/；测距范围0.274M,堆栈在4FH以上,20H用于标志；显示缓冲单元在40H43H，使用内存44

12、H、45H、46H用于计算距离;VOUT EQU P1.0 ; 红外脉冲输出端口speak equ p1.1；*;* 中断入口程序 *；*;ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP PINT0ORG 000BHretiORG 0013HRETIORG 001BHLJMP INTT1ORG 0023HRETIORG 002BHRETI ；;*;* 主 程 序 *；*；START: MOV SP，4FH MOV R0，40H ;40H-43H为显示数据存放单元（40H为最高位） MOV R7，#0BHCLEARDISP: MOV R0，00H INC R0 DJNZ R7,

13、CLEARDISP MOV 20H,#00H MOV TMOD,11H ；T1为 T0为16位定时器 MOV TH0，#00H ；65毫秒初值 MOV TL0，#00H MOV TH1,#00H MOV TL1,00HMOV P0，0FFHMOV P1,0FFHMOV P2，0FFHMOV P3,#0FFHMOV R4,04H ；超声波 肪冲个数控制（为赋值的一半）SETB PX0SETB ET1SETB EASETB TR1 ;开启测距定时器start1: LCALL DISPLAYJNB 00H,START1 ；收到反射信号时标志位为1CLR EALCALL WORK ;计算距离子程序cl

14、r EA MOV R2，#32h；64H ；测量间隔控制(约4100=400MS）LOOP: LCALL DISPLAYDJNZ R2,LOOP CLR 00Hsetb et0mov th0,00hmov tl0,00hSETB TR1 ;重新开启测距定时器SETB EASJMP Start1;*见光盘；*；* 距离计算程序 （=计数值*17/1000cm） *;*;work： PUSH ACCPUSH PSWPUSH BMOV PSW, #18hMOV R3, 45HMOV R2， 44HMOV R1, 00DMOV R0, 17DLCALL MUL2BY2MOV R3, 03HMOV R2

15、， #0E8HLCALL DIV4BY2LCALL DIV4BY2MOV 40H, R4MOV A,40HJNZ JJ0MOV 40H，#0AH ；最高位为零，不点亮JJ0： MOV A， R0MOV R4， AMOV A， R1MOV R5, AMOV R3, 00DMOV R2， 100DLCALL DIV4BY2MOV 41H， R4MOV A，41HJNZ JJ1MOV A,40H ；次高位为0，先看最高位是否为不亮SUBB A，#0AHJNZ JJ1MOV 41H,0AH ;最高位不亮，次高位也不亮JJ1： MOV A， R0MOV R4, AMOV A， R1MOV R5， AMO

16、V R3, 00DMOV R2, 10DLCALL DIV4BY2MOV 42H, R4MOV A,42HJNZ JJ2MOV A，41H ;次次高位为0，先看次高位是否为不亮SUBB A,#0AHJNZ JJ2MOV 42H,#0AH ;次高位不亮，次次高位也不亮JJ2： MOV 43H， R0POP BPOP PSWPOP ACCRETEND超声波测距学习板全部元件清单： C6 330P C7 104 C8 104 C9 473 C10 3.3UF/25V C11 104 C15 470UF/25V C16 470UF/25V C17 3.3UF/25V C19 3。3UF/25V C20

17、 20P C25 20PD1 （电源指示灯） 3 LED（红色) D2 206 桥堆DS1 0。5 寸数码管DS2 0。5 寸数码管DS3 0.5 寸数码管DS4 0.5 寸数码管J3（ POWER） 电源插座J4 CX20106 LS1 TX（F） 超声波发射管LS4 RX（S） 超声波接收管LS3(SPEAK） +5V 有源蜂鸣器Q1 9012Q2 9012 Q3 9012 Q4 9012 Q6 9012 R8 1K R9 1K R10 2K R11 2K R12 2K R13 2K R14 4.7 R15 200K R16 220K R17 1K R18 1K R19 1K R20 1K

18、 R25 1K R26 1K R28 1K R29 1K R30 1K R31 2K R32 10K RL1 排阻A103 S1（K1） 12X12 按键S2(K2) 12X12 按键S3（K3） 12X12 按键S4（K4） 12X12 按键S10（RST） 6X6 按键XT1 12MHZ U7 7805 CJ3超声波测距学习板（测距范围:0.40-4。00米，测量精度:1厘米）成品：138。散件:130元16x16点阵显示学习板（可显示图型,和文字,有静止，移入，移出等显示方式）:成品:160元  散件:155元单片机万年历学习板(能显示阳历，年,月，日,星期,时,分，和阴历月，日秒）：成品：138  散件：130元CJ-3超声波测距学习板(测距范围：0.10-4.00米,测量精度：1厘米)成品：138.散件：130元T/R-40超声波传感器8元/对T/R-40防水型超声波传感器18元/只CJ1超声波测距电路模块：0。24-5米   ：180元CJ1B超声波测距电路 模块(232接口）:0.245米 :228元CJ-2声波测距电路板0。3-3m :98元, 套件:90元.CJ-3超声波测距学习板成品：138.散件:130