爱华网语音播报的超声波雷达测距板的组装 超声波测距原理图
这是一块语音播报的超声波测距板，这块语音播报的超声波测距板主要由单片机最小系统、超声波发送接收电路，数码管显示电路、语音播报电路、播报控制按键电路等组成。播报时，由语音电路把测量结果通过语音的方式进行报送，每次播报时，只需要按一下播报控制键，按一次播报按键播报一次。下面是播报语音播报的超声波测距板的制作实物图、PCB截图、元件布置图等。
语音播报的超声波测距板实物1602显示带温度补偿的超声波测距仿真与实物
用HC-SR04超声波测距模块构成的超声波测距仿真
电路简单的超声波测距仪
这是一块电路简单的单片机超声波测距仪，硬件主要由单片机最小系统、测量显示电路、超声波发射电路和超声波接收电路五部分组成。单片机采用AT89C2051。晶振为12MHz，单片机用P3.5端口输出超声波头所需的40kHz的方波信号，P3.7口接收超声波接收电路输出的回波信号。显示电路采用3位共阳LED数码管，段数据输出口为单片机的P1口，位码输出端口分别为单片机的P3.2、P3.1、P3.0这三个口，数码管位驱动用PNP型的S9012三极管，测量范围25-300厘米，精度1厘米。电路实物照片及原理图如下：
超声波测距仪设计
测距技术在物位检测、医疗探伤、汽车防撞等民用、工业领域应用广泛，由于超声波的速度相对于光速要小的多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，发射强度好控制，且不受电磁干扰影响，因而利用超声波测距是一种有效的非接触式测距方法。但超声波在不同环境温度下传播速度不同，如忽略温度影响，将影响最终测量精度。本文介绍的超声波测距仪采用渡越时间检测法。制作好的实物如下图。
1、系统工作原理
超声波测距原理如图1所示。
式中c——超声波波速：t——从发射出超声波到接收到回波所用时间。
限制该系统的最大可测距离存在4个因素：超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。为了增加所测量的覆盖范围、减小测量误差，可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射／接收的设计方法。
由于超声波属于声波范围，其波速c与温度有关，经过测量得出超声波的波速与温度的关系，如表1所示。
将测量的速度数据与温度数据进行一阶拟合得出：
c=331.6+0.6107xT(2)
式中T——当地温度。
在测距时，可通过温度传感器自动探测环境温度、确定其时的波速c。波速确定后，只要测得超声波往返的时间t，即可求得距离H，这样能较精确地得出该环境下超声波经过的路程，提高了测量精确度。
本设计方案中使用渡越时间检测法，测距仪工作原理为：在由单片机发出驱动信号的同时，开启单片机中的计时器，开始计时。发射探头发射出超声波，在由接收探头接收到第一回波的同时停止单片机计时器的计时，由于超声波在空气中的速度已知，根据公式即可求得探头与待测目标之间的距离。而且，可以在较短时间内多次发出超声波测量，完成后计算平均值然后显示。
超声波在相同的传播媒体里(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，但其频率越高，衰减得越厉害，传播的距离也越短。考虑实际工程测量要求，在设计超声波测距仪时，选用频率f=40kHz的超声波，波长为0．85cm。
2系统硬件设计
本系统采用AT89C52单片机作为主控制器，使用3位数码管作为系统显示屏，超声波发射驱动需要的40kHz脉冲由单片机P0．0发出，使用定时器进行计时和控制，超声波接收使用CX20106A作为接收主控芯片。超声波测距器的系统原理图如图2所示。
图2超声波测距仪_系统原理图
2．1超声波发射、接收电路设计
超声波发送模块是由超声波发射探头组成的，单片机的P0．0端口直接发送40kHz的信号，直接驱动压电晶片超声波换能器产生超声波，超声波发射电路如图3左侧电路所示。超声波发射子程序的流程是，发射时首先装填计时器，并且开始计时，当超声波发射完毕时，定时器计时完毕，并且重新装填等待下次发射。
在接收电路中使用了红外线接收处理芯片CX20106A，因为它处理的是38kHz的红外信号，而40kHz的超声波信号和它比较接近，并且CX20106A芯片具有很强的抗干扰能力，这个芯片的外围电路很简单而且通过外围电阻调节它的中心处理频率，通过改变外围电路电容的大小也可以改变接收电路灵敏度和抗干扰能力。经过试验后发现用单片机发40kHz信号与使用CX20106A的电路搭配更加简单合理，使得时间的计算更为精确。
图3超声波测距仪_超声波发送接收电路
该系统的超声波接收模块是由超声波接收探头和红外线接收处理芯片CX20106A组成。如图3所示。超声波接收子程序的流程是，利用INT0中断检测回波信号，若有回波信号(INT0口低电平)就关闭外部中断，同时停止计时器的计时，将测距成功标志位标记为1(测距成功)，同时提取时间值，计算待测距离，保存最终结果后打开外部中断，等待下次测量。
2．2超声波测距显示电路
在显示模块选择时有两种，一种是用液晶显示屏，其具有轻薄短小，分辨率高，可显示汉字等各种符号的优点。但一般需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大；一种则是选用数码管，数码管具有低电耗、寿命长、易于维护的特点，同时精度比较高，称量快，精确可靠，编程容易，操作简单。缺点是不能实现汉字及多数据多行显示。综合考虑本次设计中选择了3位数码管显示。用PNP型三极管驱动数码管，并连接到单片机AT89C52的P0口上作位选。虽然显示上没有液晶显示屏那么完全，但是也能够完整直观地显示出需要的结果。图4为超声波测距硬件设计的显示电路。
图4超声波测距仪设计_数码管显示电路图
2．3主电路原理图
该系统主电路原理图如图5所示，单片机采用AT89C51系列，单片机使用外部时钟源，外接12MHZ的晶振，由P0．0口直接输出40KHZ的驱动信号给放大电路。接收到回波后，经由CX20106的滤波，产生中断信号，并由p3．2口输出进行中断。显示电路采用简单实用的3位数码管，连接单片机AT89C51的P0口，而三极管连接P2口，作数码管的位选。工作时，首先将系统初始化，启动计时器。并由P0．0脚发出40KHZ的驱动信号，同时打开INT0中断，并且开始等待接收到的回波和中断信号，若接收到回波(单片机接收到中断信号)，计时器停止计时，保存时间信息，并且根据温度补偿计算出当前环境下的声速，计算出当前待测距离后储存，并调用显示子程序。测出距离后结果将以十进制BCD码方式传送到LED显示，然后再发超声波脉冲重复测量过程。配套的超声波测距源程序可去这里找找。
图5超声波测距仪设计_原理图
图6超声波测距设计_元件安装图
图7超声波测距设计_顶层PCB图
图8超声波测距设计_底层PCB图
3结论
经过实测，本测距仪能够迅速的测出5m以内的短距离障碍物，在设计的15度环境温度下，测量范围在30—500cm内，误差能控制在1cm以内，本设计具有简单实用，能耗低，成本低等特点，配套的超声波测距程序。经过实际测试，发现系统的精度能满足普通需求，若需要进一步提高精度，可采用DS18B20测温后进行温度补偿。
用HC-SR04超声波测距模块构成的超声波测距仿真
最近，在网上购了一块HC-SR04超声波测距模块，五一节放假期间，用这种模块焊了一块HC-SR04超声波测距模块构成的超声波测距板，这块测距板使用一块8cm×12cm洞洞焊接。单片机使用的是AT89S51，板上焊了ISP下载线插口，目的是方便调试下载程序，数码管使用三位一体共阳数码管，测量结果的显示单位时cm，测量范围是5-500cm，板上设有一只蜂鸣器，用来产生提示提示声响，程序中设置的定值是100cm，当测量结果小于100cm时，发出滴、滴、滴提示声响，距离越近时，提示音间隔越短。这块板还配了一个仿真，可以用来验证程序的正确性
需要源程序的可复制后面的地址到浏览器中打开即可找到：t.cn/zTjx1L0
性能指标:
距离显示：三位数码管显示，单位cm。
测距范围：5cm-500m。误差：1-2%。
供电方式:DC5伏供电。
报警输出：蜂鸣器。
1602显示带温度补偿的超声波测距仿真与实物
这是电子乐屋刚做好的一款1602显示带温度补偿的超声波测距仿真与实物，单片机选用的是AT89C51单片机，超声波接收电路是选用的CAX20106A集成电路，温度补偿传感器是常用的DS18B20，显示是用1602温晶屏，这款1602显示带温度补偿的超声波测距仿真与实物在正常工作时，可同时显示当前环境温度，所测量的时实距离值，板上两个按键分别用来设定距提醒值及1602背光开关控制，实时距离低于100厘米时，板上蜂鸣器会发出滴、滴、滴声响。这款1602显示带温度补偿的超声波测距仿真与实物焊接在一块9×12厘米的万用板上，由于使用的元件少，焊接操作容易。下面是实物与对应的仿真截图。相关资料程序：http:url.cn/BnYph2
性能指标:
距离显示：用1602液晶屏进行显示（单位是m）。
测距范围：0.4m-5.0m。误差：1%。
供电方式:DC5伏供电。
报警输出：蜂鸣器。
用NE5532运放作接收电路的单片机超声波测距板
这块用NE5532运放作接收电路的单片机超声波测距板，接收电路使用的是NE5532运放集成电路，单片机为AT89S52单片机，电路设计有温度补偿，温度传感器是DS18B20，显示用的是1602，可同时显示当前温度、测量的实时距离值，板上设有一蜂鸣器，测量值低于设定值时，产生“滴、滴、滴......”提示音。为了方便大家仿制，下面将整个焊接过程的图片贴出。
第一步：准备元件，制作PCB板（PCB板制作过程就不作介绍，网上相关的制作教程比较多）。
第二步：先将电路板顶层飞线焊好，如果不先焊好，在元件安装完成后再焊时就不好焊了，特别是液晶屏下面的习线，是没办法焊的。
焊好飞线的PCB板反面情况。
第三步：先焊接最小的元件，如电阻、瓷片电容、晶振、单片机座、插针、三极管等，最之，越小的元件越是要最先焊。
第四步：继续焊一些比较大的元件，如超声波头，晶屏等，等到全部元件焊好后，进行全面检查，最后安装上单片机，下面是焊完全部元件的情况。
第五步，向单片机烧写程序，这块板子设计了在线下载程序的插口，通过板上蜂鸣器旁边的这个十针插口，可以方便的用下载线下载单片机的程序，程序下载进单片机后，即可进行通电调试，首先观察显示屏的显示情况，温度测量显示电路是不需要量进行调试的，需要高度的是：液晶屏的对比度，通过调节液晶屏旁边的哪个精密可调电阻，让液晶屏显示清析的字符出来，接下来就是将超声波板对着一处1米左右的一面墙，调节超声波头旁哪个精密可调电阻，调节测量的最近处与最远处，调节测量最远处时，远加大距离边微调这个精密微调电阻，让测量距离最大，这块块，最大测量距离可达9.99米，最小测量距离为40厘米。
用超声波测距套件焊接组装超声波测距板
用超声波测距套件焊接组装超声波测距板是学习超声波测距的一个比较好的方法。自己动手焊接一块超声波测距板，一是可以学习到超声波测距板的硬件组成方面的知识，提高电子线路图的识图能力；二是有助于提高自己的焊接操作技能，提高自己的动手能力；三是有且于学习单片机，超声波测距板的焊接组装，是单片机学习过程中比较好的一个实践项目。成功的用超声波测距套件焊接组装好一块超声波测距板，可以提高学习单片机的兴趣。下面由电子乐屋介绍用超声波测距板套件自己组装超声波测距板的过程。下载：超声波测距套件焊接指南PPT
焊好的超声波测距板
网上购的套件
焊接过程中的图片
用超声波测距套件焊接组装超声波测距板，由于图片比较多，这里不一一贴出来，焊接步骤由：BG1三极管的安装图、BG2、BG3、BG4三极管的安装图、BG5、BG6、BG7三极管的安装图、BG8三极管的安装图、BG9三极管的安装图、D1、D2、D3、D4、D7二极管的安装图、D5、D6二极管的安装图、焊接第一步：焊接二极、电阻这类较小的元件、焊接第二步：焊接瓷片电容，共六只、焊接第三步：焊接BG~BG9共9只三极管、焊接第四步：焊接晶振、两只按键开关、焊接第五步：焊接单片机座及USB口旁边的跳线、焊接第七步：焊接电解电容及超声波中周变、焊接第八步：焊接焊接继电器及超声波发送接收头接线端子、焊接完成的超声波测距板外观图一、焊接完成的超声波测距板外观图二、第十步：安装单片机、第十一步：检查焊接好的超声波测距板、第十二步：通电检测试超声波测距板、焊接完工工作正常的超声波测距板等部份组成，
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