基于单片机的测距仪设计

基于单片机的测距仪设计内容摘要：

VT 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 T4016，其谐振频率为 40kHZ177。 2kHZ。 频率稳定性好，不需作任何调 整，并由 T4016 作为换能器发出 40kHZ 的超声波信号。 电感 L 与电容 C5 调谐在40kHZ 起作谐振作用。 本电路适应电压较宽（ 3~12V），且频 率不变。 电感采用固定式，电感量。 整机工作电流约 25mA。 发射超声波信号大于 8m。 如 所示： 图 40kHZ 超声波发射电路之二 图 40kHZ 超声波发射电路之三 四川理工学院毕业设计（论文） 3 方案④ 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 T4016 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 YF 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 T4016换能器发出 40kHZ 超声波。 电路中 YF1~YF4 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（大于 15mA），效率高等。 电路工作电压 9V，工作电流大于 35mA，发射超声波信号大于 10m。 如图 所示： 方案⑤ 由 LM555 时基电路及外围元件构成 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 TCT4016，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 40~50mA。 发射超声波信号大于 8m。 LM555 可用 NE555 直接 替代，效果一样。 如图 所示： 图 40kHZ 超声波发射电路之四 侯杰：基于单片机的测距仪设计 4 方案⑥ 使用两个与非门电路完成驱动功能。 该电路特点是输出驱动电流大（大于 15mA），效率高等。 T 为 40KHz 的脉冲。 工作的电压为 5V。 如图 所示： 接收电路 方案① 采用 CX20206 红外线接收芯片。 如图 所示。 图 40kHZ 超声波发射电路之 五 图 40kHZ 超声波发射电路之 六 四川理工学院毕业设计（论文） 5 方案②采用 NPN 晶体管 V 进行放大构成超声波接收电路，超声波传感器采用 TC4016。 超声波传感器一般用于检测反射波，它远离超声波发生源，能量衰减较大，只能接收到几 mV 左右的微弱信号。 因此，实际应用时要加多级放大器。 如图 所示： 图 40kHZ 超声波 接收电路之一 图 超声波 接收电路之一 侯杰：基于单片机的测距仪设计 6 综合几个方案后发现，在发射电路中，只有方案⑥最简单，最容易实现。 其他的方案的电路中所要求的 电压都是比较高，在使用的过程中都需要对电压进行单独转化，不方便，增加了成本，电路也比较复杂。 在接收电路的方案中选择方案①，使用集成电路比较容易，干扰也比方案②要低。 四川理工学院毕业设计（论文） 7 第 3 章 超声波简介 声音是与人类生活紧密相联的一种自然现象，人们对声音早有认识，在人们的日常生活中存在着各式各样的声音。 在科学史上，声学是发展最早的学科之一。 然而，由于超声是人耳听不到的信号，直到 18 世纪，人们才开始研究海豚、蝙蝠等动物时，才推测自然界存在超声。 声波是一种能在气体、液体和固体中传播的机械波。 根据声波振动频率的范 围，可以分为次声波、声波、超声波和特超声波。 当声的频率高到超过人耳的频率极限时，人们就觉察不出声的存在，我们称这种高频率的声为超声。 频率高于人类听觉上限频率 (约 20200Hz)的声波，称为超声波，或称超声。 在通常的超声波测距系统中，用电脉冲激励超声探头的压电晶片，使其产生机械振动，这种振动在与其接触的介质中传播，形成超声波。 超声波的特点及其分类 声波产生的条件是首先要有一个作机械振动的质点作波源，其次要有传播振动的弹性介质。 此外，当振动传播时，振动的质点并不随波而移走，只是在自己的 平衡位置附近振动而已，这与电磁波 (交变电磁场以光速在空间的传播 )是完全不相同，与光波也不同。 相比之下，超声波具有下面的一些特点： (l)它能以各式各样的传播模式 (纵波、横波、表面波、薄板波 )在气体、液体、固体或它们的混合物等各种媒质中传播，也可在光不能通过的金属、生物体中传播，是探测物质内部的有效手段。 (2)由于超声波与电磁波相比速度慢，对于相同的频率波长较短，容易提高测量的分辨率。 (3)由于传播时受介质声速、声阻抗和衰减常数的影响大，所以，反过来可由超声波传播的情况测量物质的状态。 超声波是 一种弹性机械波，它可以在气体、液体和固体中传播。 我们知道，电磁波的传播速度为 3 108m/s，而超声波在空气中常温下的传播速度为 340m/s,其速度相对电磁波是非常慢的。 超声波在相同的传播介质里 (大气条件 )传播速度相同，即在相当大的频率范围内声速不随频率变化 ,波动的传播方向与振动方向一致，是纵向振动的弹性机械波，它是借助于传播介质的分子运动而传播的。 声源。