超声波测距系统的电路设计

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实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单。

本设计就是基于声波能在空中传播和反射，而用超声进行距离的测量。在距离障碍物一段距离之外有一个单片机控制Tx发出超声波时开始计时，当Rx接收到超声波时单片机停止计时，就可以得出 t，再应用单片机的乘法指令，将 t乘以速度V，再除以2即可得距离D。这就是本设计所用的基本原理。 超声波发生器

超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是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、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超

声波发生器。压电式超声波发生器原理是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部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。本设计所用的是空气传导型超声波发生、接收器 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：s=340t/2 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AT89S51，经济易用，且片内有4K的ROM，便于编程。电路原理图如下图所示。测距系统中的超声波传感器采用空气传导型超声波发生、接收器传感器。使用40kHz 脉冲的产生与超声波发射 ，它的工作电压是40kHz的脉冲信号，这由单片机执行程序来产生的。它由P1.0发送， 由P1.2接收。 ORG 00H START: MOV A, #0FFH MOV P1,A MOV TMOD,#12H MOV TH0,#0F4H MOV TL0,#0F4H RESEND: MOV R7,#40 SEND: SETB TR0 OVER: JNB TF0,OVER CLR TR0 CLR TF0 CPL P1.0 DJNZ R7,SEND WAITE: MOV TL1,#00H MOV TH1,#00H

SETB TR1 CHECK: JNB P1.2,LL JB TF1 ,CHECK CLR TR1 CLR TF1 JMP RESEND LL: CLR TR1 CLR TF1 MOV 50H,TL1 MOV 60H,TH1 MOV R0,#00H MOV R1,#00H MOV SP,#60H CLR C METER: PUSH 50H MOV A,50H SUBB A,#0FAH MOV 50H,A MOV A,60H SUBB A,#16H JC MMETER INC R0

MOV 60H,A JMP METER DECIMETER: POP 50H MMETER: MOV A,50H SUBB A,#4CH MOV 50H ,A MOV A,60H SUBB A,#02H JC DISPLAY INC R1 MOV 60H,A JMP MMETER DISPLAY: MOV A,R0 SWAP A ADD A, R1 MOV P0,A JMP START END