随着检测技术研究的不断深入,对超声检测仪器的功能要求越来越高,单数码显示的超声检测仪测读会带来较大的测试误差。进一步要求以后生产的超声仪能够具有双显及内带有单板机的微处理功能。本文简要介绍了基于单片机的超声波测距仪的主要硬件电路。

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基于单片机的超声波测距仪 湖北工业大学胡福云 摘要：随着检测技术研究的不断深入，对超声检测仪器的功能要求越来越高，单数码显示的超声检测仪测读会带来较大的测试误差。一步要求以后生产的超声仪能够具有双显及内带有单进板机的微处理功能。本文简要介绍了基于单片机的超声波测距仪 的主要硬件电路。

连续时间模拟集成有源滤波器，内硬件由四个运算放大器及若片干电阻电容组成。 A 2 5 M X 7组成的滤波器具有外接元件少、结构简单、参数调整方便和不受运算放大器本身频率特性影响等优点； 由于没有外接电容，且是单片结构，因而高频场合时受分布电而容的影响较小。M X 7 A 2 5使用±5 V电源，电源电流最大不超过 3 m&。 0

关键词：超声波设计原理发射电路接收电路、 传统的测距方式在某些特殊场合存在不可克服的缺陷。液 面测量、井下测量等受到很大的限制。利用超声波测距可解决这

些问题，因此超声波测距技术在工业控制、勘探测量、机器人定位等领域得到了广泛应用。所谓超声波是指高于 2 K Z的机械 0H

波，具有强度大、方向性好等特点。系统选用 MSC 8本 6H0单片机 为控制部件。 设计原理 一

圈 3发射电路

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当超声波从空气中垂直入射到汽油、木材、钢材时，乎产几生全反射，这样，反射刚来的回波具有足够的能量被接收探头所 接收，为超声波测距创造了可能性。 J

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… 图 4接收前置及带通放大电路

图 1声波测距原理超 一

图 2超声波测距硬件电路图

如图1所示，超声波测距原理是通过超声波发射传感器向某方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，声波在空气超中传播，中碰到障碍物就立即返回来，途超声波接收器收到反射波就停止计时。常温下超声波在空气中的传播速度为 C 3 0/,= 4m 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， ()即：S C t 2 c t t就是所谓的渡越时间 ) S, z/= O( O

二、超声波测距系统硬件设计总体方案 本系统中选用的探头是 4 K z 0 H的超声传感器，有一

支接收传感器 S W R 0 IP和一支发射传感器 S￣ S 0】、 Z-4- O Z - 4一 2i。

M6H98P 2 C 8 C 0 G 3单片机是M t r l公司的第2 8 o o oa代位微控制器，由于其高性价比，非常适用于中小型 M g C开发商和生产厂家的欢迎。这类 M 指令集非常精简，容易被用户掌握。其主要 c的硬件资源有：片内 3 7 0字节的监控 R M 2 B的片内 F S O,3 K I H存储 A器和 5 2 A,3根通用的 Io引脚，2 1位的双通道定时 1B R M 3/个 6器接口模块，外部中断，同时具有看门狗监视复位，低电压极限

图 5显示电路

( ) E显示电。 A7 1就是一种高性能，低价格的多三 LD路 M X29位L D E显示驱动器，同时驱动 8可位共阴极 L D 6只独立的L D E或 4 E 发光二极管，其内部具有 1 R M 4 8 A数字和功能控制寄存器，可方便的对每位数字进行单独控制，刷新，需重写整个显示器寄存不器。如图5,通信方式采用串行数据方式，可与 6 H 0系列的任 8C8

检测复位，非法指令检测复位等，得应用系统免除了进入死循何一种微控制器方便的接口，广泛应用在条状图形显示器，7使段数码管显示器，工业控制器显示模板，面板表与 L D E矩阵显示屏环的危险。 ( )发射电路。本系统采用方波调制的脉冲发射电路，即等众多场合。一

采用单片机的 P R A O T 4口作为】 0口，同时外接驱动芯片来提高其

三、结论

输出电流的驱动能力，保证 4 K z 0 H的脉冲信号有一定的功率。单本系统在空气中测量范围为 0—3左右，对固体，液体表面 m片机产生以5 4 Kt为一组的脉冲群，加到压电晶片上能使品均可测量，个 0I z但要求被测表面比较光滑平坦，确保超声波能够被反片发出超声波，当信号为高电平时，发射传感器两端就加上了高射回来，并被探头接收。在实验中，对 8—2 0m范围进行测量， 6c 电压，内部的压电晶片开始振动，此时接收传感器的两端可以检经误差补偿后近距离是最大误差达 3 m。 0 m线性度，稳定性和重复测到有 4 K z 0 H信号；当信号为低电平时，发射传感器通过回路放性都比较好。 电，此时接收传感器可以接收到回波信号。 参考文献： ( )收前置及带

通放大电路。放人电路共有三级：前置放二接大器是高阻抗输入级，高输入阻抗是为了与传感器的高阻抗匹配。 课题中的带通放人器采用了集成滤波器 M X 7,这是一款 A2 5[]李丽霞.片机在超声波测距中的应用. 1单电子技术， 0 2 2 0 ()[] 6 2荀殿栋.字电路设计实用手册.数北京电子工业出版社， 2 OO3

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