毕设的超声波测距+相关资料，分享给正在为超声波测距苦恼的朋友们。。。

wxty · 发表于 2011-7-22 09:18:06

以下是设计调试过程中总结的经验，觉得这个坛子挺好的，内容很多还有这么多人愿意无私得分享，感觉对我这样的新手挺好的我也在此凑凑热闹吧！
使用这种方案感觉上比两级放大接收电路简单，5V供电时测距范围最远可达8m，而且接收部分敏感度可调，一般只发射2-5个40KHz的超声波（方波）就能测距，还有一点需要注意的地方就是：两次发射超声波的间隔时间（接收前也有一个小延时你懂的~）根据实际运用尽量间隔长一点，间隔太短上次发射的超声波会干扰下次的接收！！！
发射电路：
超声波发射处理原理图如图所示：

(原文件名:send.jpg)
发射电路主要由一块反向器芯片74LS04和超声波发射探头T构成，74LS04内部具有6个独立的反相器，通过将外部管脚的组合连接来实现对单片机发出的超声发射探头激励信号进行功率放大处理；单片机通过IOB9管脚输出的频率为40KHz占空比为1/2的方波信号，一路通过74LS内部一级反向器后送到超声波发射探头T的一个电极，另一路经两极反向器后送到超声波换能器的另一个电极。用这种推挽形式将方波信号反相叠加到超声波换能器的两端，可以将超声波发射强度提高一倍。同时输出端两路信号都采用两个反向器并联得方式，这样可以提高超声脉冲的驱动能力。上拉电阻R10、R11一端接上正5V电源，另一端连接超声波发射探头T的一极，一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力，使发射探头发射超声波的能力更强；另一方面还可以增加超声波发射探头T的自身阻尼效果，缩短其自由振荡的时间得到更加完整的超声脉冲波形。

接收电路：

(原文件名:receive.jpg)
芯片CX20106A是一块遥控器中使用的红外线接收芯片，考虑到38KHz红外线遥控常用的载波频率与40KHz超声波测距的超声脉冲频率较为接近，而且该芯片可以使得超声波接收电路变得相当简单，于是利用这块集成芯片作为超声波回波检测接收电路的核心。
芯片CX20106A的2引脚与GND之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值便能改变芯片内部前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R或是减小电容C，都将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。这样便可以调节超声波接收探头R的接收灵敏度。但电容C的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，直接使用推荐的参数值R=4.7Ω，C=3.3μF。
芯片CX20106A的5引脚与电源端VCC接入一个电阻R6，用以设置其内部带通滤波器的中心频率f0。当R6阻值越大时，滤波器的中心频率越低。当取R6=200kΩ时，fn≈42kHz，若取R6=220kΩ，则中心频率f0≈38kHz。因为超声波接收探头R的中心频率为40KHz，同时由SPCE061A单片机脉宽调制PWM产生的超声脉冲频率稍小于40KHz，所以在设计中R6取220kΩ。
芯片CX20106A的7引脚的输出方式为集电极开路，因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端，该电阻推荐阻值为22kΩ，没有接收到超声波回波信号时该端输出为高电平，当有回波信号进入时，该引脚则会跳变为低电平，产生一个下降沿跳变，可以触发单片机的外部中断。实验结果证明用CX20106A接收超声波回波，具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力，使用性能稳定可靠。

(原文件名:model.jpg)

(原文件名:sendwave.jpg)

(原文件名:receivewave.jpg)

程序参考：当时使用凌阳单片机写的C语言，算法很简单，就使用了两个端口引脚！！
一个用定时器或者PWM产生40KHz的方波，一个外部中断输入接收回波。。。。
当然还可以结合温度传感器什么的提高测距精度！

Eworm001 · 发表于 2011-7-22 09:49:53

5V驱动够么？

wxty · 发表于 2011-7-22 09:54:30

回复【1楼】Eworm001
5v驱动够么？
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你看发射前那两级非门，其实已经有"10v"了。。。

kim5257 · 发表于 2011-7-22 10:03:12

加大VCC，应该会提高一些测距范围吧

ffsjl · 发表于 2011-7-27 10:40:42

我们组曾经按照这个方案做过超声波测距，可是最后并没有调试出来，请问一下具体需要注意什么呢？我们调试的过程中出现的一个问题是：晃动障碍物的时候，接收电路才能接收到信号，这是什么原因呢？

xsh2005105326 · 发表于 2011-7-27 10:43:18

调节探头间距、放大增益、发射驱动电压等都可以提高测距范围

wxty · 发表于 2011-7-28 18:34:38

回复【4楼】ffsjl 黄孟菲
我们组曾经按照这个方案做过超声波测距，可是最后并没有调试出来，请问一下具体需要注意什么呢？我们调试的过程中出现的一个问题是：晃动障碍物的时候，接收电路才能接收到信号，这是什么原因呢？
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晃动？？难道障碍物很小？
其实这种测距对壁面或者类似壁面的障碍物比较有效，因为靠的是超声波反射！

413713031 · 发表于 2011-7-29 14:10:32

对于6脚上的那个积分电容，我可不可调小一点呢？还有我在CX20106的7脚上得到的信号很是不稳定，这是怎么回事？？请给点指点啊！谢谢！！

dzc0426 · 发表于 2011-8-6 15:19:27

这个能测到8米？？？？我的在楼主电路的基础上加上RS232芯片也才4.5米。。疑惑中

dzc0426 · 发表于 2011-8-8 09:57:03

回复【楼主位】wxty 望星天涯
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这个能测到8米？？？？我的在楼主电路的基础上加上RS232芯片也才4.5米。。疑惑中

woshixiongzai · 发表于 2011-8-16 03:29:15

强大啊，我们现在也在调中……

AK19891120 · 发表于 2011-8-17 10:02:25

为什么我的用的也是楼主的电路，结果1m以内还行，但是超过1m竟然就测得不准。。。求解时。。

zhuangchao123 · 发表于 2011-8-17 20:57:45

这种只能在实验室玩，探头不行，测距有限

xianggelila · 发表于 2011-8-18 00:29:32

我也做了这个模块，控制两个直流电机，延迟很严重，不知道为什么

newhand1991 · 发表于 2011-8-19 03:35:26

有这么神奇？

along0425 · 发表于 2011-8-19 12:23:27

学习了

OyutianO · 发表于 2011-8-19 13:05:04

同样做的测距 51单片机的同样的电路 5米得飘过……

wxty · 发表于 2011-8-20 00:49:03

回复【11楼】dzc0426
回复【楼主位】wxty 望星天涯
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这个能测到8米？？？？我的在楼主电路的基础上加上rs232芯片也才4.5米。。疑惑中
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回复【18楼】OyutianO 天佑吾爱
同样做的测距 51单片机的同样的电路 5米得飘过……
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呵呵，4-5m还是容易测得的，距离再大一点就不是很敏感了，当时我们靠近地板渐渐增大距离得到的这个最大值@！

STC89C55 · 发表于 2011-8-20 03:19:03

收下……

charles310 · 发表于 2011-8-20 19:19:56

mark

niumie · 发表于 2011-8-25 22:10:24

mark

xintaisniper · 发表于 2011-8-25 22:45:33

上个学期一直没能调出来，测距近不说，而且不准，很是郁闷，等有时间再调一下

BXAK · 发表于 2011-8-26 02:12:20

有时间也弄一个试试

qingshan1989 · 发表于 2011-8-28 17:37:05

简单明了

l09046162 · 发表于 2011-8-29 14:00:17

MARK

liumaojun_cn · 发表于 2011-8-29 15:03:17

mark

houzi814 · 发表于 2011-8-29 15:20:17

mark

wangkangming · 发表于 2011-9-7 19:14:03

牛人，我最近才看到20106，LZ却已经很熟悉了。

wangkangming · 发表于 2011-9-29 20:59:19

可以发个程序上来吗？谢谢LZ

yxf123 · 发表于 2011-10-3 22:06:58

严重的灰尘大对距离有影响吗？有的话是多大？

624228096 · 发表于 2011-10-5 21:09:01

回复【楼主位】wxty 望星天涯
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顶

kpzclxtx · 发表于 2012-4-29 22:41:23

楼主大大，我现在就做这东西，但是用示波器观察7角输出波形，发现只有5MV波形，但却能至单片机产生中断，而且在不发波的时候，在接收探头附近拍一下掌还是能产生中断，不知道楼主怎么调试cx20106部分电路呢？7角输出的波形和幅值应该是怎样的啊？望指教啊，都调试3星期了还是解决不了（按网上说的，调节5脚电阻值）？求助啊

heimantou · 发表于 2012-5-15 19:28:55

我也正在做这个，cx20106一直调不好。

FZQ · 发表于 2012-5-16 11:42:02

没有示波器怎么调试？？？

yezhiyan1121 · 发表于 2012-5-17 19:01:02

学习学习！

wxty · 发表于 2013-6-15 22:47:12

FZQ 发表于 2012-5-16 11:42
没有示波器怎么调试？？？

能进中断吧？中断了就好办。

爱电子 · 发表于 2013-6-30 20:52:00

我也打算做这个

chaoting123 · 发表于 2013-7-6 21:59:57

8米的距离能测到？回波的幅值有多少？

yuesheng1991 · 发表于 2013-7-11 19:54:12

先谢谢了，准备做个小车，可能会用得到

qev211 · 发表于 2013-11-6 10:49:45

学习了！

lgy026 · 发表于 2013-12-18 10:32:13

不错，学习了

Rain0805 · 发表于 2014-1-13 17:35:09

嘻嘻分享...............

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