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1、51单片机设计测距仪原理及其简单应用1、40kHZ超声波发射/接收电路综述40kHZ超声波发射电路(1 40kHZ超声波发射电路之一，由F1F3三门振荡器在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的一端和反向器F4，F4输出激励换能器T40-16的另一端，因此，加入F4使激励电压提高了一倍。电容C3、C2平衡F3和F4的输出，使波形稳定。电路中反向器F1F4用CC4069六反向器中的四个反向器，剩余两个不用 40kHZ超声波发射电路之二，电路中晶体管VT1、VT2组成强反馈稳频振荡器，振荡频率等于超声波换能器T
2、40-16的共振频率。T40-16是反馈耦合元件，对于电路来说又是输出换能器。T40-16两端的振荡波形近似于方波，电压振幅接近电源电压。S是电源开关，按一下S，便能驱动T40-16发射出一串40kHZ超声波信号。电路工作电压9V，工作电流约25mA。发射超声波信号大于8m。电路不需调试即可工作。40kHZ超声波发射电路(3 40kHZ超声波发射电路之三，由VT1、VT2组成正反馈回授振荡器。电路的振荡频率决定于反馈元件的T40-16，其谐振频率为40kHZ2kHZ。频率稳定性好，不需作任何调整，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
3、用。本电路适应电压较宽 40kHZ超声波发射电路之四，它主要由四与非门电路CC4011完成振荡及驱动功能，通过超声换能器T40-16辐射出超声波去控制接收机。其中门YF1与门YF2组成可控振荡器，当S按下时，振荡器起振，调整RP改变振荡频率，应为40kHZ。振荡信号分别控制由YF4、YF3组成的差相驱动器工作，当YF3输出高电平时，YF4一定输出低电平；YF3输出低电平时，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YF1YF4采用高速CMOS电路74HC00四与非门电路，该电路特点是输出驱动电流大 40kHZ超声波发射电路之五，由LM555时基电路及外围元件构成
4、40kHZ多谐振荡器电路，调节电阻器RP阻值，可以改变振荡频率。由LM555第3脚输出端驱动超声波换能器T40-16，使之发射出超声波信号。电路简单易制。电路工作电压9V，工作电流4050mA。发射超声波信号大于8m。LM555可用NE555直接替代，效果一样。双稳态超声波接收机电路 由于单稳态接收机无记忆功能，所以不能用在家用电器的开与关中，适用面不宽。是一种双稳态超声波接收机电路，它的前级电路同图2-186电路完全一样，只是执行电路不同。 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），触发信号经C7、C8向双稳电路送进一个触发脉冲，VT5、VT6
5、状态翻转一次，当VT6从截止状态转变成导通状态时，VD5截止，VT7截止，继电器K释放； 当再来一个触发信号时，VT6由导通转变为截止状态，VD5导通，VT7导通，继电器K吸合.由于增加了双稳电路，使之用于电灯、电扇、电视等电器遥控成为现实。调试时，在a点与+6V电源）之间用导线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。一般情况下一次即可成功。单稳式超声波接收器电路单稳式超声波接收器电路原理图，超声波换能器R40-16谐振频率为40kHZ，经R40-16选频后，将40kHZ以外的干扰信号衰减，只有谐振
6、于40kHZ的有用信号发射机信号）送入VT1VT3组成的高通放大器放大，经C5、VD1检出直流分量，控制VT4、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发出短暂的40kHz信号，经放大后通过超声波换能器输出；反射后的超声波经超声波换能器作为系统的输入，锁相环对此信号锁定，产生锁定信号启动单片机中断程序，得出时间t，再由系统软件对其进行计算、判别后，相应的计算结果被送至LED显示电路进行显示，若测得的距离超出设定范围系统将提示声音报警电路报警。AT89C51通过外部引脚P20输出脉冲宽度为25us、载波为40kHz的
7、超声波脉冲串，加到射随器的基级，经功率放大推动超声波发射器发射出去。超声波接收器将接收到的反射超声波送到放大器进行放大，然后用锁相环电路进行检波。经处理后输出低电平，送到AT89C51的引脚利用该原理设计的实例：汽车防撞雷达31 系统硬件设计汽车防撞雷达可以帮助驾驶员及时了解车周围阻碍情况，防止汽车在转弯、倒车等情况下撞伤、划伤。其接收部分硬件电路如图3所示，发射、预置控制、显示部分硬件电路如图4所示。sP32，提供给软件进行处理。经过AT89C51对接收到的信息进行处理后，被测的距离茬LED上显示，显示的数据由串口线RXD和TXD输出到74LSl64，转化为并行数据控制LED的显示，采用动态
8、显示。两位LED可表示4901 m的距离，满足显示精度；若该距离小于预置的汽车低速安全刹车范围(如：1 n或05m，报警电路发出适当的警告提示音，由P21的输出控制报警电路的工作。32 系统软件设计汽车防撞雷达根据超声测距原理用AT89C51单片机开发设计。整个软件采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。软件设计的主要思路是将预置、发射、接收、显示、声音报警等功能编成独立的模块，在主程序中采用键控循环的方式，当按下控制键后，在一定周期内，依次执行各个模块，调用预置子程序、发射子程序、查询接收子程序、定时子程序，并把测量的结果进行分析处理，根据处理结果
9、决定显示程序的内容以及是否调用声音报警程序。当测得距离小于预置距离时，声音报警程序被调用。图5所示为程序的流程图。4 结 语利用51系列单片机设计的测距仪便于操作、读数直观。经实际测试证明，该类测距仪工作稳定，能满足一般近距离测距的要求，且成本较低、有良好的性价比。由于该系统中锁相环锁定需要一定时间，测得的距离有误差，在汽车雷达应用中此误差为3C111可忽略不计；但在精度要求较高的工业领域如机器人自动测距等方面，此误差不能忽略，只有通过改变-些硬件的应用实现对超声波的快速锁定，使误差进一步减小到031llnl，可以满足更高要求。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
10、元/只CJ-1超声波测距电路模块:0.24-5M :180元CJ-1B超声波测距电路 模块(232接口:0.24-5M: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元(测距范围:0.10-4.00M,测量精度:1厘M超声波测距电路板:0.24-10M :289元超声波移动物体探测模块:60元单片机万年历学习板:成品:138 散件:130元超声波测距系统的电路设计 一、引言由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往
11、往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息距离和方向）。本文所介绍的三方向，即：s=340t/2 ，这就是所谓的时间差测距法。三、超声波测距系统的电路设计本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8751，经济易用，且片内有4K的ROM，便于编程。电路原理图如图2所示。其中只画出前方测距电路的接线图，左侧和右侧测距电路与前方测距电路相同，故省略之。1、40kHz 脉冲的产生与超声
12、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200ms HERE： CPL P1.0 ；输出40kHz方波NOP ；NOP ；NOP ；DJNZ 14H，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。2、
13、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，经运算放大器IC1A和IC1B两极放大后加至IC2。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f0=1/1.1R8C3，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 P1.1, RIGHT ；P1.1引脚为0,转至右测距电路中断服务程序 JNB P1.2, LEFT ；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 12 / 12
