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畢業設計—超聲波測距儀的設計(編輯修改稿)

2026-01-05 02:02 本頁面

　

【文章內容簡介】計算圖 4 測距的原理如圖 4 所示為反射時間法，是利用檢測聲波發出到接收到被測物反射回波的時間來測量距離其原理如圖所示，對于距離較短和要求不高的場合我們可認為空 7 氣中的聲速為常數，我們通過測量回波時間 T 利用公式 S=C*(T/2)其中， S 為被測距離、 V 為空氣中聲速、 T 為回波時間（ T=T1+T2），可以計算出路程，這種方法不受聲波強度的影響，直接耦合信號的影響也可以通過設置 “時間門 ”來加以克服。這樣可以求出距離： S=C(T1T2)/2 本次設計是用 555 時基電路振蕩產生 40Hz 的超聲波信號。其振蕩頻率計算公式如下： f=((R9+2*R10)*C5) 三、電路與程序設計檢測與驅動電路設計 A、器件選擇：本系統在設計過程中主要選取了以下一些器件：：測距儀的核心單片機：雙 4 通道的模擬選擇器 /分配器：雙低噪聲運算放大器 R4016 T40 5332 B、芯片介紹： PIC16F876A： 28 引腳器件有 3 個 I/O 端口，而 40/44pin 裝置有 5。 28 引腳器件有 14 中斷，而該裝置有 40/44pin 15。 28 引腳器件有 5 個 A / D 輸入渠道，而 40/44pin 裝置有 8。其引腳圖如圖 5 所示。 8 圖 5 PIC16F879A系列引腳圖 NE5532P： 1 引腳 A 放大器輸出， 2 引腳 A 放大器反相輸入端， 3 引腳 A 放大器同相輸入， 4 引腳負電源， 5 引腳 B 放大器同相輸入端， 6 引腳 B 放大器反相輸入端， 7 引腳 B 放大器輸出， 8 引腳正電源。其引腳圖如圖 5 所示。圖 6 NE5532P引腳圖 HEF4052B： HEF4052B 是雙 4 通道的模擬選擇器 /分配器，即可作為從 4 路的輸入信號中選擇一路作為輸出的選擇器，也可作為將一路輸入信號分配到 4 路輸出通道中的一路輸出的分配器。通道之間是雙向的。 IC 內置的譯碼器有 4 個間接的模擬開關輸出，對 2*4 個通道進行選擇 /分配。 MT用作對 AV1，AV2/DVD(共用 ),YPRPB/VGA（共用）， TV四路伴音信號的選擇。其引腳圖如圖6 所示。 1 腳、 2 腳、 4 腳、 5 腳的 Y0B to Y3B 和 11 腳、 12 腳、 14 腳、 15 腳的Y0A to Y3A 為獨立的輸入 /輸出通道； 9 腳 A 10 腳 A0 為地址輸入（選擇端）；6 腳 E\為使能端（低電平有效）； 3 腳 ZB、 13 腳 ZA為公用的輸入 /輸出通道； 7腳 VEE 為輸入 /輸出信號的下限值； 8 腳 VSS 為接地端； 16 腳 VDD 為供電端。其引腳圖如圖 7 所示。 9 圖 7 HEF4052B引腳圖以超聲波作為檢測手段，必須產生超生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波傳感器有發送器和接收器，但一個超聲波傳感器也可具有發送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發射超聲波的時候，將電能轉換，發射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉換成電信號。 C、發射電路原理：圖 8 發射電路原理由圖 9 所示發射部分由高頻振蕩器、單脈沖發生器、編碼調制器、功率放大器及超聲換能器組成。單脈沖發生器在振蕩器的每個周期內都被觸發，產生固定脈寬的脈沖序列，來自單片機的編碼信號對脈沖序列進行編碼調制，經功率放大后，通過超聲換能器發射超聲波。 10 5 5 5電路超聲換能器功率放大器編碼調整器單脈沖發生器圖 9 發射電路組成圖由 555 型電路組成多諧振蕩器，它的振蕩頻率為 40kHz。 RPI 用來校準振蕩頻率。多諧振蕩器產生的 40kHz 的脈沖由 3 腳輸出，經 D D2 兩級緩沖、整形后，通過超聲波發射器 UCM40T 向外發射。 D、接收電路原理：圖 10 接收電路原理本電路包括超聲波接收頭，電壓器、檢波電路和單穩態延時電路，如圖 11所示。超聲波接收頭 UCM4aR 將運動物體反射的超聲波接收并轉換為電脈沖信號后，由 R C4 組成的高頻濾波電路濾除干擾脈沖后，經 RP2 分壓調節，由 CR6 藕合至電壓放大器進行電壓放大。 RP2 兼作超聲波接收頭的負載與接收靈敏度的調節電位器。超聲波接收頭單穩態延時電路檢波電路電壓器圖 11 接收電路組成圖 E、穩壓電源 11 在各種電子設備中，直流穩壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設備唯一的能量來源，穩壓電源的主要任務是將 50Hz 的電網電壓轉換成穩定的直流電壓和電流，從而滿足負載的需要，直流穩壓電源一般由整流、濾波、穩壓等環節組成。其電路圖如圖 11 所示。其中，變壓器將交流電源（ 220V/50Hz）變換位符合整流電路所需要的交流電壓；整流電路是具有但方向導電性能的整流器件，將交流電壓整流成單方向脈動的直流電壓；濾波電路濾去單向脈動直流電壓中的交流部分，保留直流成分，盡可能供給負載平滑的直流電壓；穩壓電路是一種自動調節電路，在交流電源電壓波動或負載變化時，通過此電路使直流輸出電壓穩定。 F、顯示電路原理超聲波測距儀顯示模塊如圖 12 所示。通過單片機的 1 1 17 三個管腳的信號控制三個三極管的 B 級，利用三極管的開關特性，實現數碼管的點亮，從而

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