超声波测距外文翻译文献[5篇材料]

第一篇：超声波测距外文翻译文献

超声波测距毕业论文中英文对照资料外文翻译文献

超声测距技术在工业现场、车辆导航、水声工程等领域都具有广泛的应用价值，目前已应用于物位测量、机器人自动导航以及空气中与水下的目标探测、识别、定位等场合。因此，深入研究超声的测距理论和方法具有重要的实践意义。为了进一步提高测距的精确度，满足工程人员对测量精度、测距量程和测距仪使用的要求，本文研制了一套基于单片机的便携式超声测距系统。随着技术的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较大展，其状况不断改善。但是，由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。波测距原理

2.1 压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构，它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率时，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 时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。测量脉冲到达时间的传统方法是以拥有固定参数的接收信号开端为基础的。这个界限恰恰选于噪音水平之上，然而脉冲到达时间被定义为脉冲信号刚好超过界限的第一时刻。一个物体的脉冲强度很大程度上取决于这个物体的自然属性尺寸还有它与传感器的距离。进一步说，从脉冲起始点到刚好超过界限之间的时间段随着脉冲的强度而改变。结果，一种错误便出现了——两个拥有不同强度的脉冲在不同时间超过界限却在同一时间到达。强度较强的脉冲会比强度较弱的脉冲超过界限的时间早点，因此我们会认为强度较强的脉冲属于较近的物体。

2.2 声波测距原理

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s，即：s340t/2 3 波测距系统的电路设计

系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时，单片机选用 C51，经济易用，且片内有 4K 的 ROM，便于编程。

3.1 40kHz 脉冲的产生与超声波发射 测距系统中的超声波传感器采用

UCM40 的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz 的脉冲信号，这由单片机执行下面程序来产生。puzel： mov 14h 12h；超声波发射持续 200mshere： cpl p1.0 ； 输出 40kHz 方波 nop ； nop ； nop ； djnz 14h，here； ret 前方测距电路的输入端接单片机 P1.0 端口，单片机执行上面的程序后，在 P1.0端口输出一个 40kHz 的脉冲信号，经过三极管 T 放大，驱动超声波发射头 UCM40T，发出 40kHz 的脉冲超声波，且持续发射 200ms。右侧和左侧测 距电路的输入端分别接 P1.1 和 P1.2 端口，工作原理与前方测距电路相同。

3.2 超声波的接收与处理

接收头采用与发射头配对的 UCM40R，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经 IC2运算放大器 IC1A 和 IC1B 两极放大后加至 IC2。是带有锁 定环的音频译码集成块LM567，内部的压控振荡器的中心频率 f01/1.1R8C3，电容 C4 决定其锁定带宽。调节 R8 在发射的载频上，则 LM567 输入信号大于 25mV，输出端 8 脚由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理.前方测距电路的输出端接单片机 INT0 端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门 IC3A 的输出接单片机 INT1 端口，同时单片机 P1.3 和 P1.4 接到 IC3A的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。部分源程序如下：receive1：push psw push acc clr ex1； 关外部中断 1 jnb p1.1right；P1.1 引脚为 0转至右测距电路中断服务程序 jnb p1.2left；P1.2 引脚为 0转至左测距电路中断服务程序return： SETB EX1； 开外部中断 1 pop acc pop psw retiright：...； 右测距电路中断服务程序入口 ajmp returnleft：...； 左测距电路中断服务程序入口 ajmp return 3.3 计算超声波传播时间

在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器 T0，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路 输出端产生一个负跳变，在 INT0 或 INT1 端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。其部分源程序如下：RECEIVE0： PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ； 关外部中断 0 MOV R7 TH0 ； 读取时间值 MOV R6 TL0 CLR C MOV A R6 SUBB A 0BBH； 计算时间差 MOV 31H A ； 存储结果 MOV A R7 SUBB A 3CH MOV 30H A SETB EX0 ； 开外部中断 0 POP ACC POP PSW RETI对于一个平坦的目标，距离测量包括两个阶段:粗糙的测量和精细测量。第一步：脉冲的传送产生一种简单的超声波。第二步：根据公式改变回波放大器的获得量直到回拨被检测到。第三步：检测两种回波的振幅与过零时间。第四步：设置回波放大器的所得来规格输出，假定是 3 伏。通过脉冲的周期设置下一 个脉冲。根据第二部的数据设定时间窗。第五步：发射两串脉冲产生干扰波。测量过零时间与回波的振幅。如果逆向发生在回 波中，决定要不通过在低气压插入振幅。第六步：通过公式计算距离 y。波测距系统的软件设计

软件分为两部分，主程序和中断服务程序。主程序完成初始化工作、各路超声波发射和接收顺序的控制。定时中断服务子程序完成三方向超声波的轮流发射，外部中断服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。对所要求测量范围 30cm200cm 内的平面物体做了多次测量发现，其最大误差为0.5cm，且重复性好。可见基于单片机设计的超声波测距系统具有硬件结构简单、工作可靠、测量误差小等特点。因此，它不仅可用于移动机器人，还可用在其它检测系统中。思考：至于为什么接收不用晶体管做放大电路呢，因为放大倍数搞不好，集成放大电路，还带自动电平增益控制，放大倍数为 76dB，中心频率是 38k 到 40k，刚好是超声波传感器的谐振频率。

原文出处：传感器文摘 布拉福德:1993年 第13页摘要

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：超声波测距毕业论文中英文对照资料外文翻译文献

超声波测距毕业论文中英文对照资料外文翻译文献

超声波测距 中英文对照资料外文翻译 超声测距系统设计 原文出处：传感器文摘 布拉福德:1993年 第13页摘要：超声测距技术在工业现场、车辆导航、水声工程等领域都具有广泛的应用价值，目前已应用于物位测量、机器人自动导航以及空气中与水下的目标探测、识别、定位等场合。因此，深入研究超声的测距理论和方法具有重要的实践意义。为了进一步提高测距的精确度，满足工程人员对测量精度、测距量程和测距仪使用的要求，本文研制了一套基于单片机的便携式超声测距系统。关键词：超声波，测距仪，单片机

1、前言 随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较大发展，其状况不断改善。但是，由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。

2、超声波测距原理2.1 压电式超声波发生器原理 毕业设计（论文）英文翻译 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构，它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率时，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 时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。测量脉冲到达时间的传统方法是以拥有固定参数的接收信号开端为基础的。这个界限恰恰选于噪音水平之上，然而脉冲到达时间被定义为脉冲信号刚好超过界限的第一时刻。一个物体的脉冲强度很大程度上取决于这个物体的自然属性尺寸还有它与传感器的距离。进一步说，从脉冲起始点到刚好超过界限之间的时间段随着脉冲的强度而改变。结果，一种错误便出现了——两个拥有不同强度的脉冲在不同时间超过界限却在同一时间到达。强度较强的脉冲会比强度较弱的脉冲超过界限的时间早点，因此我们会认为强度较强的脉冲属于较近的物体。2.2 超声波测距原理 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s，即：s340t/

23、超声波测距系统的电路设计 系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时，单片机选用 C51，经济易用，且片内有 4K 的 ROM，便于编程。电路原理图如图 1 所示。‐1‐毕业设计（论文）英文翻译 图 1 电路原理图 ‐2‐ 毕业设计（论文）英文翻译3.1 40kHz 脉冲的产生与超声波发射 测距系统中的超声波传感器采用 UCM40 的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz 的脉冲信号，这由单片机执行下面程序来产生。puzel： mov 14h 12h；超声波发射持续 200mshere： cpl p1.0 ； 输出 40kHz 方波 nop ； nop ； nop ； djnz 14h，here； ret 前方测距电路的输入端接单片机 P1.0 端口，单片机执行上面的程序后，在 P1.0端口输出一个 40kHz 的脉冲信号，经过三极管 T 放大，驱动超声波发射头 UCM40T，发出 40kHz 的脉冲超声波，且持续发射 200ms。右侧和左侧测 距电路的输入端分别接 P1.1 和 P1.2 端口，工作原理与前方测距电路相同。3.2 超声波的接收与处理 接收头采用与发射头配对的 UCM40R，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经 IC2运算放大器 IC1A 和 IC1B 两极放大后加至 IC2。是带有锁 定环的音频译码集成块LM567，内部的压控振荡器的中心频率 f01/1.1R8C3，电容 C4 决定其锁定带宽。调节 R8 在发射的载频上，则 LM567 输入信号大于 25mV，输出端 8 脚由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理.前方测距电路的输出端接单片机 INT0 端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门 IC3A 的输出接单片机 INT1 端口，同时单片机 P1.3 和 P1.4 接到 IC3A的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。部分源程序如下：receive1：push psw push acc clr ex1； 关外部中断 1 jnb p1.1right；P1.1 引脚为 0转至右测距电路中断服务程序 ‐3‐ 毕业设计（论文）英文翻译 jnb p1.2left；P1.2 引脚为 0转至左测距电路中断服务程序return： SETB EX1； 开外部中断 1 pop acc pop psw retiright：...； 右测距电路中断服务程序入口 ajmp returnleft：...； 左测距电路中断服务程序入口 ajmp return3.3 计算超声波传播时间 在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器 T0，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路 输出端产生一个负跳变，在 INT0 或 INT1 端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。其部分源程序如下：RECEIVE0： PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ； 关外部中断 0 MOV R7 TH0 ； 读取时间值 MOV R6 TL0 CLR C MOV A R6 SUBB A 0BBH； 计算时间差 MOV 31H A ； 存储结果 MOV A R7 SUBB A 3CH MOV 30H A SETB EX0 ； 开外部中断 0 POP ACC ‐4‐ 毕业设计（论文）英文翻译 POP PSW RETI对于一个平坦的目标，距离测量包括两个阶段:粗糙的测量和精细测量。第一步：脉冲的传送产生一种简单的超声波。第二步：根据公式改变回波放大器的获得量直到回拨被检测到。第三步：检测两种回波的振幅与过零时间。第四步：设置回波放大器的所得来规格输出，假定是 3 伏。通过脉冲的周期设置下一 个脉冲。根据第二部的数据设定时间窗。第五步：发射两串脉冲产生干扰波。测量过零时间与回波的振幅。如果逆向发生在回 波中，决定要不通过在低气压插入振幅。第六步：通过公式计算距离 y。

4、超声波测距系统的软件设计 软件分为两部分，主程序和中断服务程序。主程序完成初始化工作、各路超声波发射和接收顺序的控制。定时中断服务子程序完成三方向超声波的轮流发射，外部中断服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。

5、结论 对所要求测量范围 30cm200cm 内的平面物体做了多次测量发现，其最大误差为0.5cm，且重复性好。可见基于单片机设计的超声波测距系统具有硬件结构简单、工作可靠、测量误差小等特点。因此，它不仅可用于移动机器人，还可用在其它检测系统中。思考：至于为什么接收不用晶体管做放大电路呢，因为放大倍数搞不好，集成放大电路，还带自动电平增益控制，放大倍数为 76dB，中心频率是 38k 到 40k，刚好是超声波传感器的谐振频率。‐5‐ 毕业设计（论文）英文翻译 参考文献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‐ 毕业设计（论文）英文翻译 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‐ 毕业设计（论文）英文翻译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‐ 毕业设计（论文）英文翻译 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‐ 毕业设计（论文）英文翻译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‐ 毕业设计（论文）英文翻译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：超声波测距报警器文献综述

超声波测距报警器的设计与实现

超声波测距报警器的设计与实现

摘要：本系统采用了单片机最小系统、超声波模块、显示模块、报警模块等。超声波测距作为一种传统且使用的非接触测量方法，与激光、无线电测距方法相比，不易受外界光及电磁场等因素的影响，结构简单，成本低，在恶劣环境下也有一定的适应能力，因此在工业控制、建筑测量、机器人避障等方面得到了广泛应用。而且超声波指向性强，能量消耗慢，在介质中传播距离远，利用超声波检测距离，设计方面，计算处理简单，并在测量精度方面也能达到工业要求。

关键词：单片机/超声波模块/报警电路

关于单片机控制超声波测距报警器的设计与实现有很多方案，我也看了不少。为了能设计出较好的报警系统，在过去的几个星期，我在校内图书馆查阅了大量的资料，在学校数字图书馆下载很多的论文期刊，这些理论资料给了我很大的帮助，简要的重要结果如下：

文献[1]中讲述了检测系统的发展及重要应用，检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检测与测量的方法赋予定性的或不定性结果的过程。能够自动地完成整个检测处理过程的技术称为自动检测技术。检测技术是现代化领域中很有发展前途的技术，它在国民经济中起着极其重要的作用。其中检测系统最主要的就是传感器，把非电量转换成电量，然后经过一系列的处理，将非电量参数显示出来。

文献[2]中讲述了随着传感器和单片机控制技术的不断发展，非接触式检测技术已被广泛应用于多个领域。目前，典型的非接触式测距方法有超声波测距、CCD 探测、雷达测距、激光测距等。其中，CCD 探测具有使用方便、无需信号发射源、同时获得大量的场景信息等特点，但视觉测距需要额外的计算开销。雷达测距具有全天候工作，适合于恶劣的环境中进行短距离、高精度测距的优点，但容易受电磁波干扰。激光测距具有高方向性、高单色性、高亮度、测量速度快等优势，尤其是对雨雾有一定的穿透能力，抗干扰能力强，但其成本高、数据处理复杂。与前几种测距方式相比，超声波测距可以直接测量近距离目标，纵向分辨率高，适用范围广，方向性强，并具

超声波测距报警器的设计与实现

备不受光线、烟雾、电磁干扰等因素影响，且覆盖面较大等优点。目前，超声波测距已普遍应用在液位测量、移动机器人定位和避障等领域，应用前景广阔。本文将对超声波测距的原理及国内研究、应用现状进行综述，并对其发展趋势进行展望。

文献[3]中文章根据超声波特征及测距原理，运用单片机和分体式超声波传感器设计了一款包括发射模块、接收模块、温度补偿模块、显示模块和单片机外围电路的简单超声波测距系统。在3 m 范围内对系统进行经多次测试，其结果表明该超声波测距系统精确度高，工作稳定。超声波是一种频率大于20 kHz 具有方向性好、指向性强、传播能量大、遇到杂质或界面时会产生反射波等特点的机械波。运用超声波测距能避免光线、颜色以及电、磁场的干扰，完成传统测距技术难以实现的液面，井下等非接触式测量。为此，超声波测距技术已被广泛应用于工业控制、勘探测量、海洋测量等领域，而关于超声波测距系统的研究也在不断发展。本文运用单片机设计一款结构简单、通用性强、可靠性好、操作灵活的超声波测距系统。

文献[4]中本文简要介绍了超声波的概念、特点，阐述了超声波传感器的原理，并分析了超声波传感器在医疗、工业、液位测量、报警等方面的应用。超声波所具有的独特的性质，使得超声波传感器在生产生活中体现出了越来越大的重要性，具有一定的研究价值。随着自动化等新技术的发展，传感器的使用数量越来越大，一切现代化仪器、设备都离不开传感器。在工业生产中，尤其是自动化生产过程中，用各种传感器来监测和控制生产过程中的各个参数，如温度、压力、流量，等等，以便使设备工作在最佳状态，产品达到最好的质量。

文献[5]中提出一种基于STM8S单片机控制的超声波测距系统的设计方案，在分析超声波测距产生盲区和误差原因的基础上，设计时间增益补偿电路和峰值时间检测电路，并使用电容触摸按键代替机电开关，确保正确捕捉回波的到达时间，提高测距精度．试验验证表明：该系统在2.5~10m，范围内测距误差不超过0.25%。

文献[6]中C 语言是功能强大、应用广泛的编程语言，也是目前高校理工类的公共必修课程之一，可见其重要性，C语言集高级编程语言和汇编语言的特点于一身，目前市面上的许多软件也是在C 语言的平台上产生的，所以高校在C 语言的教学中也可谓是“不遗余力”的。但是从近年来的教学效果来看，学生的普遍反映却让人大跌眼镜，大部分人认为C 语言晦涩难学，学起来是非常吃力，经常是非常努力学习却达不到想要的效果，课程过后没有任何收获，甚至连一个小程序都写不出来，针对上述情况做了初步分析，并从C 语言的编程技巧上提出了相关改善对策。

超声波测距报警器的设计与实现

文献[7]中本文设计一种基于单片机STC89C52 的超声波测距仪汽车倒车系统,介绍了超声波测距的基本原理,阐述了倒车雷达系统的结构组成、硬件电路设计,并在数据处理部分采用温度补偿消除温度对声速的影响,提高了测距精度。倒车距离采用LCD 进行实时显示,并通过语音报警电路对不同距离段做出不同的语音提示。实验表明该倒车雷达系统在 30～500 cm 范围内可实现准确测距,具有可靠性较高、外围电路简单、实用性强等优点。

文献[8]中单片机AT89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至AT89C51单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。当报警延迟10s一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，然后通过ＬＥＤ显示报警次数，当警情消除后复位电路使系统复位，或者是在声光报警10s钟后有定时器实现自动消除报警。通过与AT89S52比较，AT89S52更加强大，而且在价格方面都差啊不多，同时AT89C51 也基本上淘汰了，所以本设计采用的AT89S52芯片。

文献[9]中数码管仍是常用的显示方法，LED 数码管的电路实现方式有两种：静态显示和动态显示。本文介绍了常用的显示方法，研究了数码管显示时，如何有效的节约资源，主要是节约单片机的I/O 资源。数字电路中，LED 数码管显示各种数字或符号仍是最常用的电路。LED 数码管的基本组成是半导体发光二极管，常见的七段LED 数码管结，它由7 个长条形状的发光二极管组成，控制七段发光管的二进制代码称为段码。7 个发光二极管可将共同极性的端子连接到一起形成一条公共端，让它是否与电源连接来控制数码管是否发光，根据这个端子是与电源正极连接还是与负极连接，又把数码管分为共阳极与共阴极。

文献[10]中介绍了一种基于单片机的超声波倒车防撞报警系统，此系统利用AT89C52 单片机作为主控制器，结合超声波测距原理，来实现倒车防撞报警功能，并进行了系统硬件和软件的设计。此系统具有结构简单，精度高，使用方便等特点。随着改革开放，我国经济高速发展，汽车的拥有量在最近的一、二十年里大幅增加，造成道路拥堵，交通事故频发，给人们的生命和财产安全带来了巨大的损失。安全驾驶成为大家关注的焦点，其中汽车防撞系统CAS的设计和需求显得非常重要和迫切。此倒车防撞系统主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距原理和AT89C52 单

超声波测距报警器的设计与实现

片机结合于一体，设计出一种基于单片机的倒车防撞报警系统。该系统采用软、硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点。

文献[11]中单片机开发时Proteus 软件被广泛使用,但仿真电路与实际电路的焊接与调试有很大的不同,需要特别的注意。在Proteus 仿真中没有把31 管脚EA 接高电平,但在实际电路中必须接,因为单片机内部有程序存储器，31 脚接高电平（VCC），单片机启动后直接在内部读取指令，也就是51 芯片的EA 脚控制着单片机程序从内部读取还是从外部读取，31 脚接电源，程序从内部读取，31 脚接地，程序从外部读取.实际制板31 管脚要接高电平,否则单片机不执行程序。真电路中P0 口可以不接上拉电阻，但在实际电路中接数码管的时候P0 口作为I/O 口输出的时候时输出低电平为0 输出高电平为高组态（并非5V，相当于悬空状态）。也就是说P0 口不能真正的输出高电平，给所接的负载提供电流，因此必须接上拉电阻（一电阻连接到VCC），由电源通过这个上拉电阻给负载提供电流。

文献[12]中超声波具有定向性好、能量集中、在传输过程中衰减较小、反射能力较强等优点，超声波传感器可广泛应用于非接触式检测方法，因而采用仿真技术进行超声波测距。目前国内的超声波测距专用集成电路都是只有厘米级的测量准确度。通过分析超声波测距误差产生的原因，提高测量时间差到微秒级，以及用LM92 温度传感器进行声波传播速度的补偿后，设计的高准确度超声波测距仪能达到毫米级的测量准确度。

文献[13]中谈到放大电路的应用，放大电路就是对信号的放大，但是放大的前提是不失真只有再不是真的情况下放大才有意义。红外线传感器探测到有人进入时会输出一个电压信号，经放大器放大，然后送给单片机，从而由单片机控制整个系统，并发生声光报警。结合本设计，此放大系统应用的是三极管放大电路。

文献[14]中讲到液晶显示器以其零辐射，低耗能，散热小，纤薄轻巧等诸多优点，已经在各个领域中得到了广泛的应用。LCD1602 作为现在电子产品的通用器件，一般用于显示数字、专用符号和图形。该文采用单片机系统对LCD1602 进行控制，分析LCD1602 液晶显示器的管脚功能，对LCD1602 显示进行程序设计。

文献[15]中讲到C语言在单片机开发中的运用目前比较广泛, 它使单片机应用于生产生活的时候更为有效, 同时极高的开发效率将单片机的使用推广到了生产生活的各个方面。面对目前计算机领域技术发展的最新环境, 汇编语言对于单片机开发来说已经不是最适合的程序编写技术了。综上所述, C语言应用于单片机的开发对单片

超声波测距报警器的设计与实现

机在未来运用于更广阔的空间具有很大的促进作用。

文献[16]中介绍基于Proteus与Keil的简单抢答器项目设计，通过这个项目的设计，我们可以掌握单片机开发及设计流程，学生的思维得到了大大的拓展，通过仿真我们可以清楚项目设计中遇到的难题及项目能否成功实现。另外，采用实验箱或实验板加硬件仿真器设备，也大大增加设备的维护工作及经费的投入，Proteus与Keil软件的出现，解决了这些问题。

这些理论价值给了我很大的价值，学到了很多知识，为毕业设计做了很大的铺垫，例如超声波测距的原理，测距的算法、温度补偿、以及液晶显示的工作原理，与单片机接口的方法，怎样控制测距的精度，怎样减小误差，怎样去编写一种语言程序。

经过参考别人的论文和设计方案，从中找到优点和缺点，吸收他们的优点，改进他们的缺点，从而设计出更好的作品。同时我知道这些资料对于毕业设计是远远不够的，还要自己去主动学习更多的知识，后面的路还很长，要充分利用每一天，请教老师和同学，接受好的建议，争取顺利完成设计。

超声波测距报警器的设计与实现

参考文献

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第四篇：超声波测距总结

超声波测距

超声波传感器用于超声控制元件，它分为发射器和接收器。发射器将电磁振荡转换为超声波向空气发射，接收器将接受的超声波进行声电转换变为电脉冲信号。实质上是一种可逆的换能器，即将电振荡的能量转换为机械振荡，形成超声波；或者有超声波能量转换为电振荡。常用的传感器有T40-XX和R40-XX系列，UCM-40T和UCM-40R系列等；其中T代表发射传感器，R代表接收传感器，40为中心频率40KHZ。

超声波的传播速度

纵波、横波及表面波的传播速度取决于介质的弹性常数以及介质的密度。

1.液体中的纵波声速：

C1=

k/

2.气体中的纵波声速：

C2=

P·/

式中：K——体积弹性模量

——热熔比

P——静态压力

——密度

注：气体中声速主要受温度影响，液体中声速主要受密度影响，固体中声速主要受弹性模量影响；一般超声波在固体中传播速度最快，液体次之，气体中传播速度最慢。超声波测距原理

通过超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为v ,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t ,就可以计算出发射点距障碍物的距离S ,即: S = v·△t /2

这就是所谓的时间差测距法 或：

由于超声波也是一种声波, 其声速C与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大, 则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334 米/秒,但其传播速度V 易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大，如温度每升高1 ℃, 声速增加约0.6 米/ 秒。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（本系统正是采用了温度补偿的方法）。已知现场环境温度T 时, 超声波传播速度V 的计算公式为：

V = 331.45 + 0.607T

声速确定后, 只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。

超声波发生器可以分为两类：

1、使用电气方式产生超声波；

2、用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型，磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各有不同，因而用途也各有不同。目前较为常用的是压电式超声波发生器，其又可分为两类：（1）顺压电效应：某些电介物质，在沿一定方向上受到外力作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上会产生电荷；当外力去掉后，又从新回到不带电的状态，这种将机械能转换为电能的现象称顺压电效应（超声波接收器的工作原理）。（2）逆压电效应：在电介质的极化方向上施加电场，会产生机械变形，当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失，这种将电能转化为机械能的现象称逆压电效应（超声波发射器的工作原理）。

系统框图

超声波发射电路 方案一

利用555定时器构成多谢振荡器产生40KHz的超声波。如下图为555定时器构成的多谢振荡器，复位端4由单片机的P0.4口控制，当单片机给低电平时，电路停振；当单片机给高电平时电路起振。接通电源后，电容C2来不及充电，6脚电压Uc=0，则U1=1,555芯片内部的三极管VT处于截止状态。这时Vcc经过R3和R2向C2充电，当充至Uc=2/3Vcc时，输出翻转U1=0，VT导通；这时电容C2经R2和VT放电，当降至Uc=1/3Vcc时，输出翻转U1=1.C2放电终止、又从新开始充电，周而复始，形成振荡。其振荡周期t1和放电时间t2有关，振荡周期为:

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多谐振荡器的振荡频率由R2，R3，C2来确定。所以在电路设计时，先确定C2,R2的取值，即C2=3300pf,R2=2.7K。再将R2和C2的值代入上式中可得：

R3=1.43/C2·f-2R2 为了方面在实验中使用555芯片的3脚输出40KHz的方波，在这里将其用10K的电位器代替。

为了增大U1的输出功率，将555芯片的8脚接+12v的电压，同时将其复位端4脚接高电平，使用示波器观察555芯片3脚的输出波形，通过调节电位器R3的阻值，使其输出波形的频率为40KHz。

方案二

该超声波发射电路，由F1至F3三门振荡器在F3的输出为40KHz方波，工作频率主要由C1、R1和RP决定，用RP可调电阻来调节频率。F3的输出激励换能器T40-16的一端和反相器F4输出激励换能器T40-16（反馈耦合元件）的另一端，因此，加入F4使激励电压提高了一倍。电容C2、C3平衡F3和F4的输出使波形稳定。电路中的反相器用CC4069六反相器中的四个反相器剩余两个不用（输入端应接地）。电源用9V叠层电池；测量F3输出频率应为40KHz,否则应调节RP，发射波信号大于8m。

方案三

该超声波发射电路由VT1、VT2组成正反馈振荡器。电路的振荡频率决定于反馈元件的T40-16，其谐振频率为40KHz；频率稳定性好，不需做任何调整，并由T40-16作为换能器发出40KHz的超声波信号；电感L1与电容C2调谐在40KHz起作谐振作用。本电路电压较宽（3v至12v），且频率不变。电感采用固定式，电感量5.1mH，整工作电流约25mA，发射超声波信号大于8m。

方案四

该发射电路主要有四与非门电路CC4011完成谐振及驱动电路功能，通过超声波换能器T40-16辐射出超声波去控制接收器。其中门YF1和门YF2组成可控振荡器，当S按下时，振荡器起振，调整RP改变振荡器频率为40KHz；振荡信号分别控制由YF3、YF4组成的差相驱动器工作，当YF3输出高电平时，YF4输出低电平，当YF3输出低电时，YF4输出高电平。此电平控制T40-16换能器发出40KHz超声波。电路中YF1至YF4采用高速CMOS电路74HCOO四与门电路，该电路特点是输出驱动电流大（大于15mA），效率高等；电路工作电压9V，工作电流大于35mA，发射超声信号大于10m。

方案五

本电路采用LM386对输出信号进行功率放大，LM386多用于音频放大，而在本电路中用于超声波发射。如图所示，LM386第1脚和第8脚之间串接的E1和R1，使电路获得较大的增益；TO为单片机输入口的脉冲信号，经功率放大后由5脚输出，驱动探头发射超声波。

超声波接收器模块 方案一

超声波接收传感器通过压电转换的原理，将由障碍物返回的回波信号转换为电信号，由于该信号幅度较小（几到几十毫伏），因此须有低噪声放大、40kHz带通滤波电路将回波信号放大到一定幅度，使得干扰成分较小，其电路如下所示。在此电路中，为了防止在超声波接收器上始终加有一直流信号让其工作导致传感器的寿命缩短，从而加上一隔直电容C4,从而C4和R5构成滤波电路。

在电路中，放大部分采用的是高速型运放TL084。综合考虑了反相放大器、同相放大器和测量放大器的优缺点后，最终选择了同相放大电路。因为同相放大器的理想输入阻抗为无穷大，理想输出阻抗为零，其带负载能力较强等因素。在此电路中，根据同相放大器的闭环增益公式：Af=1+Rf/Rr 由于接收到的信号幅度为几到几十毫伏，所以需要将其放大400多倍使得其接收到的40KHz信号不会被干扰信号给掩盖。为了防止引起运算放大器的自激振荡，在第一级的放大电路中，R7取值为470 K,R8取值为10K，其增益放大： Af1=1+R7/R8=48 在第二级放大电路中，R11的取值为100K，R12的取值为10K，其放大增益： Af2=1+R11/R12=11 两级增益为：Af=Af1·Af2=528 同相放大器的平衡电阻R6和R10的取值均为10K。平衡电阻公式为：

Rp=Rf/(Rf+Rr)C5和R9构成了一阶滤波电路。

方案二

该电路主要有集成电路CX20106A和超声波换能器TCT40-10SI构成。利用CX20106A做接收电路载波频率为38KHz；通过适当的改变C7的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。

工作原理：当超声波接收探头接收到超声波信号时，压迫压电晶体做振动，将机械能转化成电信号，由红外线检波接收集成芯片CX20106A接收到电信号后，对所接信号进行识别，若频率在38KHz至40KHz左右，则输出为低电平，否则输出为高电平。

方案三

双稳式超声波接收电路

电路中，由VT5、VT6及相关辅助元件构成双稳态电路，当VT4每导通一次（发射机工作一次），触发信号C7、C8向双稳电路送进一个触发脉冲，VT5、VT6状态翻转一次，当VT6从截止状态转变成导通状态时，VT5截止，VT7导通，继电器K吸合•••调试时，在a点与+6V（电源）之间用导快速短路一下后松开，继电器应吸合(或释放)，再短路一下松开，继电器应释放（或吸合），如果继电器无反应，请检查双稳电路元件焊接质量和元件 参数。

方案四

单稳式超声波接收电路

本电路超声波换能器R40-16谐振频率为40kHZ，经R40-16选频后，将40kHZ的有用信号（发射机信号）送入VT1至VT3组成的高通放大器放大，经C5、VD1检出直流分量，控制VT4和VT5组成的电子开关带动继电器K工作。由于该电路仅作单路信号放大，当发射机每发射一次超声波信号时接收机的继电器吸合一次（吸合时间同发射机发射信号时间相同），无记忆保持功能。可用作无线遥控摄像机快门控制、儿童玩具控制、窗帘控制等。电路中VT1β≥200，VT2≥150，其他元件自定。本电路不需要调试即可工作。如果灵敏度和抗干扰不够，可检查三极管的β值与电容C4的容量是否偏差太大。经检测，配合相应的发射机，遥控距离可达8m以上，在室内因墙壁反射，故没有方向性。电路工作电压3V，静态电流小于10mA。

方案五

在本接收电路中，结型场效应VT1构成高速入阻抗放大器，能够很快地与超声波接收器件B相匹配，可获得较高接收灵敏度及选频特性。VT1采用自给偏压方式，改变R3的阻值即可改变VT1的工作点，超声波接收器件B将接收到的超声波转换为相应的电信号，经VT1和VT2两极放大后，再经VD1和VD2进行半波整流为直流信号，由C3积分后作用于VT3的基极，使VT3由截止变为导通，其集电极输出负脉冲，触发器JK触发D，使其翻转。JK触发器Q端的电平直接驱动继电器K，使K吸合或释放；由继电器K的触点控制电路的开关。

盲区形成的原因及处理

1、探头的余震及方向角。发射头工作完后还会继续震一会，这是物理效应，也就是余震。余震波会通过壳体和周围的空气，直接到达接收头、干扰了检测；通常的测距设计里，发射头和接收头的距离很近，在这么短的距离里超声波的检测角度是很大的，可达180度。

2、壳体的余震。就像敲钟一样，能量仍来自发射头。发射结束后，壳体的余震会直接传导到接收头，这个时间很短，但已形成了干扰。（注：不同的环境、温度对壳体的硬度和外形会有所变化，导致余震时间会略有改变）

3、电路串扰。超声波发射时的瞬间电流很大，瞬间这么大的电流会对电源有一定影响，并干扰接收电路。通常这三种情况情况在每次超声波发射时都会出现，即超声波在发射的时候,是一个高压脉冲,并且脉冲结束后,换能器会有一个比较长时间的余震,这些信号根据不同的换能器时间会有不同,从几百个uS到几个mS都有可能,因此在这个时间段内,声波的回波信号是没有办法跟发射信号区分的.因此,被测物体在这个范围内,回波和发射波区分不开,也就无法测距,从而形成了盲区.。

在硬件方面通常将超声波转换器之间的距离适当增大来减少盲区的范围；如果发射探头和接收探头分开，收发不互相影响，必须要求发射电路和接收电路的地线隔离很好，发射信号不会通过地线串扰过去，否则也是不能减小盲区的。

在软件中的处理方法就是，当发射头发出脉冲后，记时器同时开始记时。我们在记时器开始记时一段时间后再开启检测回波信号，以避免余波信号的干扰。等待的时间可以为1ms左右。更精确的等待时间可以减小最小测量盲区。（注：超声波探头方向角越小、发射头和接收头位置越远，盲区就越小，测量距离也就越小）

第五篇：超声波测距总结报告

电子技术实验课程设计

超声波测距系统

总结报告

自03 胡效赫 2010012351

自03 胡效赫 2010012351

一、课题内容及分析

首先根据课程所给的几个题目进行选择，由于自己最近在做电子 设计大赛的平台设计，希望对超声波测距在定位方面应用有更详尽的了解，所以选择课题三——超声波测距作为课程设计，内容如下：

对课题进行分析：实验提供超声波传感器T40-16和R40-16，利用面包板和小规模芯片搭接电路，实现距离的测量及显示。大致思路即驱动发射端发出超声波，接收端收到返回的脉冲进行处理与计算得到测量距离并通过数码管和蜂鸣器显示。

二、方案比较与选择

由于超声波测距方案原理基本相同，只要能够检测出发射到接收的时间，并通过相应计算就可以得到所测距离。所以问题大致分为驱自03 胡效赫 2010012351 动发射端、接收端检测、间隔时间计算与计算结果显示四部分。具体的方案设计如下：

闸门脉冲源产生基准宽度为T 的闸门脉冲，该脉冲一方面控制计数电路的计数启动和并产生计数器清零脉冲，使计数器从零开始对标准脉冲源输出的时钟脉冲（频率为17KHz）计数。同时开启控制门，超声波振荡器输出的40kHz脉冲信号通过控制门，放大后送至超声波换能器，由发射探头转换成声波发射出去。该超声波经过一定的传播时间，达到目标并反射回来，被超声波换能器的接收探头接收变成电信号，经放大、滤波、电压比较和电平转换后，还原成方波。图中的脉冲前沿检测电路检测出第一个脉冲的前沿，输出控制信号关闭计数器，使计数器停止计数。则计数器的计数值反映了超声波从发射到接收所经历的时间（或距离）。

自03 胡效赫 2010012351

三、模块化设计及参数估算

1、闸门控制模块  设计思路

555振荡电路产生频率为2Hz的脉冲，作为闸门脉冲源。RC微分电路将输出的2Hz脉冲进行微分运算产生脉冲信号，作为计数启动和计数清零的信号，分别控制D触发器的置高端和74LS90的清零端。 参数设计：

555振荡电路T =(R1+2*R2)*C*ln2。其中R1取4.7kΩ，R2接入10kΩ滑动变阻器，最后实测7.51kΩ，C取47uF。RC微分电路R为1kΩ，C为4.7nF

2、超声波发生模块  设计思路

555振荡电路产生频率为40kHz的脉冲，作为驱动超声波发射端 自03 胡效赫 2010012351 的基础脉冲信号。

同时由2Hz闸门信号作为门控（高电平有效）。

再利用电压比较器，对555脉冲信号进行整形，而后输出。 参数设计

555振荡电路T =(R1+2*R2)*C*ln2。其中R1取2kΩ，R2接入 1kΩ滑动变阻器，最后实测440Ω，C取10nF。

3、超声波接收模块  设计思路

电压放大电路，利用LF347放大超声接收端信号

电压比较电路，利用电阻分压设计阈值电压VREF，当没有接收到信

号时V-大于V+,输出为负，当接收到信号时V-小于V+,输出为正。稳压电路，电压比较器输出端接1kΩ电阻，反接5V稳压管接地，自03 胡效赫 2010012351 使没有信号即输出为负时，输出-0.7V电平，有信号即输出为正时，输出5V电平。 参数设计

放大电路电阻值为1kΩ和750kΩ，放大倍数为750。

电压比较器VREF由100kΩ电阻和100kΩ的滑动变阻器分压决定，最终滑动变阻器阻值取为5.68kΩ，VREF取值大致为-0.6V。

4、计数控制模块  设计思路

计数控制模块由，计数启动和计数停止控制组成。由D触发器进行实现 当计数开始时闸门信号的微分电路给出低电平脉冲将Q置高，计数信号有效。而接收到回波后，接收信号由低变自03 胡效赫 2010012351 高，CLK产生上升沿将Q置低，计数信号关闭。

5、计数模块  设计思路

555振荡电路产生17kHz的脉冲型号用来计数 三个74LS90级联，采用十进制接法计数，分别对应米、分米、厘米。

计数信号控制源由计数控制模块的D触发器的Q信号给出 计数信号清零源由闸门控制信号的微分模块经由缓冲器后给出高脉冲清零。 参数设计

555振荡电路T =(R1+2*R2)*C*ln2。其中R1取5.1kΩ，R2接入

47kΩ滑动变阻器，最后实测18.98kΩ，C取2.2nF。

6、报警模块  设计思路

令A[4]，B[4]，C[4]分别对应米、分米、厘米，同时当模块计数时报 警应该无效，设D触发器输出信号为Q，则 逻辑函数Alarm = A1’A0’B3’B2’B1’Q 自03 胡效赫 2010012351 利用与非、或非及非逻辑运算搭接电路

四、实验电路总图

1、电路原理图

自03 胡效赫 2010012351

2、时序图

3、面包板布局

五、实验结果与实验中出现的问题分析

1、实验结果 结果：基本要求及提高要求全部完成。其中四个地方用到了滑动变阻器分别是三个555的脉冲源（产生2Hz、17kHz和40kHz的方波）和接收模块的电压比较器阈值电压VREF的确定。调试结果的各自03 胡效赫 2010012351 阻值已在模块设计中标明。

2、实验中出现的问题及分析

A．微分电路输出信号的检查

开始分模块调试时，不会测量微分电路输出的脉冲信号，然后不能确定问题出现在下级还是本级。经过老师的提示，只要把示波器显示的波形调到最粗最亮，调成相应扫描速度，可以看到面板上有亮点间歇显示。从而验证微分电路输出信号无误，并且幅值正确。

B．数码管显示不稳定

数码管显示不稳定，多数原因是由于数字电路与模拟电路相互干扰，计数器中混有杂波和高频信号。用示波器测量计数电路的74LS90的信号，发现有17kHz的杂波。首先将模拟地和数字地分开将555振荡电路的地直接由引线接到学习机上，而后数码管开始显示，但仍不太稳定。再在VCC和GND之间跨接0.1uF的电容滤掉杂波。之后数码管稳定显示。

C．信号输出不正确

D触发器输出电平Q在未接受到信号时应该是低电平，但始终是高电平。开始时不确定前级各模块的正确与否，有些停滞，之后确定前级信号正确，D触发器接线正确，而输出信号不对，则一定芯片的问题。换了芯片之后，输出正常。

六、收获、体会和建议

1、收获与体会 本次实验充分体会电路模块设计与调试的过程，对于设计电路和自03 胡效赫 2010012351 测试电路的能力有了更一步的提升。首先，搭接与调试电路时，应该本着自顶向下逐步求精的原则，在理解原理并确定原理正确之后，先对于面包板的布局进行规划，把相应的芯片测试后，插到相应部分，保证后面搭接时方便并且思路清晰。然后，按分模块逐级搭接调试的原则测试电路，保证了每一级的输入信号都是正确的后，如果输出不正确，去检查接线，接线正确后检查芯片是否正常工作。最后，发现信号干扰问题，尝试用滤波，分离数字地和模拟地，以及简单的搭接电容的方法，解决干扰。依照上述方法调试电路，保持一颗正常心态，可以高效并且正确的完成问题。

2、建议 由于整个实验过程中只需要，测量接收波形的上升沿，所以对于模拟电路中波形整形处理部分现对简单。现提出以下课程建议： 建议老师将提高要求的测量距离改为高于3m，这样同学们利用波形放大然后与阈值电压比较的方法就不能实现了，因为相应的杂波干扰也会随之放大，冲过阈值电压，影响结果。所以此时同学应该使用选频电路选出40kHz的波形，控制后面的计数模块，对于模拟电路部分会有更高的锻炼。

附工作日志

8月21日 自03 胡效赫 2010012351 经过周末的预习，查找了关于超声传感器的原理知识和超声测距的相关内容。分析了超声测距的实现方案，并将电路分为各个模块实现，每个模块进行了相应仿真（但有些仿真结果不理想，待硬件实测）。

本日上午首先针对超声测距系统方案中的几个模块与同学进行了讨论，包括方波频率的选择与实现，闸门信号的实现与清零，以及面包板的布局合理性。

而后首先搭接了三个555方波发生器。上午只搭接测试出了，40kHz的方波 本日下午再次对于板子的规划进行思考，并大致划分了区域，把相应用到的芯片放到了相应的位置。然后搭接测试出了2Hz方波。分别测试两种方波的频率均很稳定，效果不错。而后开始搭接超声发射模块的实现，将两种频率的方波进行逻辑运算，经由LS00，信号传至运算放大器LF347，将信号与2.5V电压值进行比较，得到最终的大约0.5s驱动一次超声波发射器的效果。

但是遇到的问题是，当2Hz和40kHz的方波共同输入到LS00中时，对2Hz的方波进行测量，示波器显示的频率很难稳定下来，发现混有杂波，可能是40kHz的杂波，也可能是交流成分。进行了各种测试，重新退到上一步骤，检查芯片的问题，等等。但是问题并没解决，后来怀疑是示波器测量可能不是很准。直接测量最终运放发射的信号，发现效果正常。问题解决。

而后进行超声接收信号接收处理的部分电路的搭接，以及触发器电路的搭接。之后搭出17kHz的脉冲源后，下课。

晚上又把数码显示和蜂鸣器部分搭出来了，明天分模块测试。8月22日

由于昨天已经把各个模块全部搭好，今天开始分模块测试和模块的联调测试。今天下来调试结果：

超声波发射模块调试通过正常运行，并且接收模块可以接收到相应信号，在示波器上显示相应波形。40kHz的555脉冲源正常，2Hz的555脉冲源正常，经过LS00运算后，到LF347正常驱动T40-16，而相应的R40-16接收到反射的超声波信号后，产生较大幅值的波形（较之原有的干扰信号），可以通过放大，与阈值电压比较后得到相应的脉冲信号（没有接收到信号时，信号为0，大于阈值电压，最终输出低电平信号-0.7V；接收到信号后，信号为负，小于阈值电压，最终由于稳压管稳压后输出高电平5V）。即，当调整出较好的阈值电压后接收到超声信号后会产生相应的上升沿信号。

对于闸门信号的作用部分，由74LS74双上升沿D触发器来完成。对2Hz脉冲信号进行微分运算，上升沿时给出正脉冲，经由40106COMS施密特反相器可以得到一直是高电平闸门信号时给出低电平和一直是低电平闸门信号时给出高电平的信号。将LS74的置高端接前者信号，给出低电平脉冲时D触发器被置高，而只有CLK信号给出上升沿后才能将D触发器置低。

！！但是输入信号都测出来了，输出不对哎有木有 所以明天LS74是重点哎有木有！！

而后是计数器显示模块，需要有17kHz的555脉冲源，搞定。与经由闸门信号控制锁存后的Q输出端进行逻辑运算（LS00），结果输出到LS90中进行计数并在数码管中显示。同时从计数的信号端中做组合逻辑实现低于0.2m时报警。同时计数器的清零信号由闸门信号微分运算后COMS施密特反相器整形后得到。

开始没有产生555脉冲信号的时候，将CLK和CLR用学习机模拟，效果很好，接上555后发现数码管不稳，有木有！！

模拟地和数字有干扰有木有！！想办法有木有！！自03 胡效赫 2010012351 数电电子技术实验考核的时候就有这个问题木有解决，明天上午一定要解决有木有！！

8月23日

今天来到实验室后重新整理了思路，调整了心态。理清了各个模块的作用关系，由最初级开始逐级测试，当确定D触发器的输入信号均正常，并且接线正常，而输出不正常，所以果断换了74LS74。突然之间信号变好了，然后数码管开始工作了，无比的开心。直接找助教验收基本实验，助教发现信号并不是很稳定，然后感觉计数器和数码管显示部分仍有杂波干扰，在VCC和GND之间接入0.1uF，信号稳定了，基本实验调试通过。好开心，有木有。而后通过改变阈值电压，使阈值电压接近0V，将距离较远处的返回信号，也作为有效信号。然后通过了提高要求。搞定！