【正文】 asonic ranging system transmitting and receiving, detection, and shows part of the overall design scheme are discussed, some of the major of ranging system parameters are discussed.The design USES AT89C51 with low cost, high precision, miniaturization digital display ultrasonic rangefinder hardware circuit and software design method. The whole circuit USES modular design, by the main program, preset subroutines, launch subroutines, receiving subroutines, display subroutines etc module. The probe signal SCM prehensive analysis, realizing the functions of ultrasonic ranger. Based on the overall scheme of the designed system, finally realized by hardware and software modules. The relevant parts of the circuit diagram, the program flow chart with hardware.Proved by the experiment, the system hardware and software design is reasonable, strong antijamming capability, good realtime performance, after system extension and upgrades, can effectively solve auto reverse, construction site and some industrial field position monitoring.Keywords:SCM。 Ultrasonic sensors。但就目前技術水平來說，人們可以具體利用的測距技術還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術及產業(yè)領域。無庸置疑，未來的超聲波測距儀將與自動化智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合，形成多測距儀。在新的世紀里，面貌一新的測距儀將發(fā)揮更大的作用。超聲波測距儀雖然原理簡單，但是由于超聲波測距受到許多外界因素制約，包括所測的超聲波傳播時間和超聲波在介質中的傳播速度，環(huán)境溫度等等，如何選擇合適的方法提高精度是技術開發(fā)的重要瓶頸，國內外的學者在提高超聲波測距精度方面做了大量的研究。第 3 節(jié) 超聲波測距系統(tǒng)研究的技術路線 超聲波是人耳聽不見的一種機械波，其頻率在 20KHz 以上，波長較短，繞射小，能夠成為射線而具有一定的方向性來傳播。超聲波的這些特性使其在檢測技術中獲得廣泛的應用。超聲波換能器內部結構如圖 11 所示，它有兩個壓電晶片和一個晶振板。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器其結構上稍有不同，使用時應分清器件上的標志。由于超聲波也是一種聲波，其聲速 v 與溫度有關，下表列出了幾種不同溫度下的聲速。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償的方法加以校正。薄片和后板構成了一個電容器，當給薄片加上頻率為 40kHz、電壓為 200VAC pkpk 的方波電壓時，薄片以同樣的頻率震動，從而產生頻率為 40kHz 的超聲波。超聲傳感器發(fā)送的超聲波具有角度為 30 度的波束角，如圖 12 所示： 圖 12 波束角 超聲波是一種一定頻率范圍的聲波。利用這一特性，就可以根據測量反射波與發(fā)射波之間的時間間隔，從而達到測量距離的作用。 相位檢測法雖然精度高，但檢測范圍有限。 聲波幅值檢測法易受反射波的影響。 超聲波測距的原理一般采用渡越時間法 TOF（ time of flight） 。 單片機發(fā)出 40kHZ 的信號，經放大后通過超聲波發(fā)射器輸出；超聲波接收器將接收到的超聲波信號經放大器放大，用鎖相環(huán)電路進行檢波處理后，啟動單片機中斷程序，測得時間為 t，再由軟件進行判別、計算，得出距離數并送液晶屏顯示。超聲波發(fā)射器放大電路超聲波接收器放大電路鎖相環(huán)檢波電路定時器 單片機 控制 顯示器圖 13 超聲波測距儀原理框圖 設計超聲波測距儀流程： (1)了解超聲波測距原理。 (3)對設計的電路進行分析能夠產生超聲波，實現超聲波的發(fā)送與接收，從而實現利用超聲波方法測量物體間的距離。 (5)以液晶屏的形式顯示測量距離。單片機采用 AT89C51 或其兼容系列。單片機用 端口輸出超聲波換能器所需的40kHz 的方波信號，利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。 1 超聲波發(fā)射電路 發(fā)射電路主要由 9012 和超聲波發(fā)射換能器 T 構成，單片機 端口輸出的40kHz 的方波信號一路經 9012 送到超聲波換能器的一個電極，9012 在這里起到開關作用。 34UB69EA8DF5CP.圖 21 超聲波發(fā)射電路原理圖 發(fā)射電路通常有調諧式和非調諧式。非調諧式電路中沒有調諧元件，發(fā)射出的超聲頻率主要由壓電晶片的固有參數決定，頻帶較寬。電路頻率的選擇應該滿足發(fā)射傳感器的固有頻率 40kHz，這樣才能使其工作在諧振頻率，達到最優(yōu)的特性。但是，每一支實際的發(fā)射傳感器有其工作電壓的極限值，即當工作電壓超過了這個極限值之后，會對傳感器的內部電路造成不可恢復的損害。同時，發(fā)射電路中的阻尼電阻決定了電路的阻尼情況。電阻大時阻尼小，發(fā)射強度大，儀器分辨率低，適宜于探測厚度大，對分辨力要求不高的試件。 發(fā)射部分的點脈沖電壓很高，但是由障礙物回波引起的壓電晶片產生的射頻電壓不過幾十毫伏，要對這樣小的信號進行處理就必須放大到一定的幅度。 2 超聲波檢測接收電路 集成電路 CX20226A 是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。實驗證明用 CX20226A 接受超聲波（無信號時輸出高電平） ，具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。 圖 22 超聲波檢測接收電路原理圖 使用 CX20226A 集成電路對接收探頭受到的信號進行放大、濾波。根據電路需求，需要接收放大電路滿足以下要求： (l)將微弱信號放大； (2)波形整形。由此可見，接收電路完成了超聲波回波信號的放大和整形以及產生中斷信號等功能。（a） 微弱信號（b） 放大信號（c）整流信號圖 23 接收信號變化關系圖 當超聲波遇到障礙物時就會產生反射波，反射波返回到超聲波傳感器上，盡管發(fā)射部分的脈沖電壓比較高，但是由回波引起的接收壓電晶片產生的射頻電壓幅度近距離有 IV，但是由回波引起的接收壓電晶片產生的射頻電壓幅度近距離有幾毫伏，遠距離還不到幾毫伏，由于在距離較遠的情況下，聲的回波很弱，因而轉換為電信號的幅值也較小，為此要求將信號放大，而且此時的信號要求將信號放大萬倍左右。濾波器的功能是讓一定頻率范圍內的信號通過，而將此頻率范圍之外的信號加以抑制或使其急劇衰減。用 LC網絡組成的無源濾波器在低頻范圍內有體積大、重量大、價格昂貴和衰減大等缺點，而用集成運放和 RC 網絡組成的有源濾波器則比較適用于低頻，此外，它還具有一定的增益，且因輸入與輸出之間有良好的隔離而便于級聯(lián)。 3 顯示電路 顯示器是一個典型的輸出設備，而且其應用是極為廣泛的，幾乎所有的電子產品都要使用顯示器，其差別僅在于顯示器的結構類型不同而已。 液晶顯示