超声波传感器模块返回信号跟触发信号一模一样，没有改变

更新：2023年01月31日 15:10 好一点

好一点小编带来了超声波传感器模块返回信号跟触发信号一模一样，没有改变，希望能对大家有所帮助，一起来看看吧！

超声波传感器模块返回信号跟触发信号一模一样，没有改变

摘要超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量范围在0.10-5.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。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来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。
关键词单片机AT82S51超声波传感器测量距离
一、设计要求
设计一个超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量范围在0.10-3.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。
二、设计思路
超声波传感器及其测距原理
超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。
超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（timeofflight）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离
测量距离的方法有很多种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。
超声波发生器可以分为两类：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。本课题属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现。
根据设计要求并综合各方面因素，可以采用AT89S51单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成，超声波测距器的系统框图如下图所示：
超声波测距器系统设计框图
三、系统组成
硬件部分
主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用AT89S51来实现对CX20106A红外接收芯片和TCT40-10系列超声波转换模块的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。
软件部分
主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序等部分。
四、系统硬件电路设计
1.单片机系统及显示电路
单片机采用89S51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波转化器所需的40KHz方波信号，利用外中断0口检测超声波接受电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管驱动。单片机系统及显示电路如下图所示
单片机及显示电路原理图
2.超声波发射电路原理图参考期刊如图所示：
超声波发射电路原理图
压电超声波转换器的功能：利用压电晶体谐振工作。内部结构上图所示，它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，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一超声波发生器;如没加电压，当共振板接受到超声波时，将压迫压电振荡器作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接受转换器。超声波发射转换器与接受转换器其结构稍有不同。
3.超声波检测接受电路
参考红外转化接收期刊的电路采用集成电路CX20106A，这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。实验证明其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当改变C4的大小，可改变接受电路的灵敏度和抗干扰能力。
超声波接收电路图
五、系统程序设计
超声波测距软件设计主要由主程序，超声波发射子程序，超声波接受中断程序及显示子程序组成。下面对超声波测距器的算法，主程序，超声波发射子程序和超声波接受中断程序逐一介绍。
1．超声波测距器的算法设计
下图示意了超声波测距的原理，即超声波发生器T在某一时刻发出的一个超声波信号，当超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器R所接受。这样只要计算出发生信号到接受返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。
距离计算公式：d=s/2=(c*t)/2
*d为被测物与测距器的距离，s为声波的来回路程，c为声速，t为声波来回所用的时间
声速c与温度有关，如温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返时间，即可求得距离。在系统加入温度传感器来监测环境温度，可进行温度被偿。这里可以用DS18B20测量环境温度，根据不同的环境温度确定一声速提高测距的稳定性。为了增强系统的可靠性，应在软硬件上采用抗干扰措施。
不同温度下的超声波声速表
温度/
-30
-20
-10
0
10
20
30
100
声速c(m/s)
313
319
325
323
338
344
349
386
2．主程序
主程序首先对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位的定时计数器模式，置位总中断允许位EA并给显示端口P0和P2清0。然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲，为避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直接波触发，需延迟0.1ms(这也就是测距器会有一个最小可测距离的原因)后，才打开外中断0接收返回的超声波信号。由于采用12MHz的晶振，机器周期为1us,当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器T0中的数（即超声波来回所用的时间）按下式计算即可测得被测物体与测距仪之间的距离,设计时取20℃时的声速为344m/s则有：
d=(C*T0)/2=172T0/10000cm（其中T0为计数器T0的计数值）
测出距离后结果将以十进制BCD码方式LED,然后再发超声波脉冲重复测量过程。主程序框图如下

3.超声波发生子程序和超声波接收中断程序
超声波发生子程序的作用是通过P1.0端口发送2个左右的超声波信号频率约40KHz的方波，脉冲宽度为12us左右，同时把计数器T0打开进行计时。超声波测距器主程序利用外中断0检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（INT0引脚出现低电平)，立即进入中断程序。进入该中断后就立即关闭计时器T0停止计时，并将测距成功标志字赋值1。如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器T0溢出中断将外中断0关闭，并将测距成功标志字赋值2以表示此次测距不成功。
六．软硬件调试及性能
超声波测距仪的*和调试，其中超声波发射和接收采用Φ15的超声波换能器TCT40-10F1（T发射）和TCT40-10S1（R接收），中心频率为40kHz，安装时应保持两换能器中心轴线平行并相距4～8cm，其余元件无特殊要求。若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。根据测量范围要求不同，可适当调整与接收换能器并接的滤波电容C4的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。
硬件电路*完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。根据实际情况可以修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适应不同距离的测量需要。根据所设计的电路参数和程序，测距仪能测的范围为0.07～5.5m，测距仪最大误差不超过1cm。系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。
后续工作需实验后才能验证
根据参考电路和集成的电路器件测距范围有限10m以内为好。
希望对你有帮助！

红外线传感器和超声波传感器的优缺点

红外传感器
优：电路简单，可以自几做
缺点：受光线的影响大，不可测距，
超声波传感器
优点：可以测量距离，受温度影响小，较稳定
缺点：价格相对较贵，大量用不现实，一般网上*的超声波模块测距最远在3、4米
（如果用于寻迹的话，建议用开光管）

超声波指纹识别传感器是什么原理

超声波指纹采集，其原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波（超声波到达不同材质表面时，被吸收、穿透与反射的程度不同）。因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹嵴与峪所在的位置。

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。

向某一方向发射超声波，检测声波从发射到反射回来的时间，可以计算出发射点距反射点的距离。对物体进行多点扫描，可由多点汇集出物体的表面形状。依据这一原理采集指纹信息的传感器，即超声波指纹传感器

指纹，是人体的基本特征之一。是表皮上突起的纹线，凸起的部分叫纹峭，凹的部分纹峪。指纹有三种基本形状：螺旋形，环形，弓形；总体特征的区域特征模式有：核心点，三角点，式样线；指纹的局部特征（指指纹上的节点）：终结点，分叉点，孤立点，中心点等。

指纹识别，即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。指纹识别技术涉及图像处理、模式识别、计算机视觉、数学形态学、小波分析等众多学科。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。由于每次捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模糊指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是指纹识别技术的关键。

传统的指纹识别，是对指纹与物体接触的表面进行分析，按手印，光学扫描等得到的是二维（2D）指纹图像。而超声波扫描可以对指纹进行更深入的分析采样，甚至能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的3D特征。

由于超声波具有一定穿透性，所以在手指有少量污垢或潮湿的情况下仍能工作，可以穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石、塑料等设备进行识别。因此可以将传感器装在设备内部和设备融为一体，而不必将指纹识别单元单独做成一个外露的表面部件。

超声波传感器测距，直接把传感器与单片机连接行不？

如果你*的是带输出的模拟信号或者数字信号输出的传感器是可以的,不过大部分说的传感器,是一个超声波换能器,是不可以的,要增加发射接收电路才行.你说的几块钱一个的传感器,其实是倒车雷达或者民用的测距传感器,这种就是一个超声波换能器.是很便宜.

做毕业设计基于C8051的超声波风速测量，遇到一个问题，就是找不到现成的超声波风速测量传感器模块

建议你直接购*4只超声波换能器（这种小功率换能器，淘宝上单价约10左右），两两相对，平面内相互正交，置于东南西北正方向。换能器收发特性是互易的，所以收发切换只在电路完成。
超声波换能器阻抗较高，发送器可以用TTL电平的信号直接驱动。接收器的信号也可以直接输入到数字电路（或稍加放大）。用上一片51控制器加上精确的时钟源及合理的算法程序，很容易实现。

超声波传感器的工作原理图是怎么回事？。。。。求解释

超声检测的领域很广，有主动发超声进行检测的，如工业用的金属裂纹检测、医院的超声检测，也用被动的接受信号的检测。
我只说我熟悉的吧，被动式的检测，就是说传感器的任务是接受声信号，传感器一般都是压电陶瓷，声波信号达到压电陶瓷上，有一机械振动，压电陶瓷能灵敏的将这一机械振动转换为电信号，这样就能实现超声信号的检测了。
压电陶瓷通过特殊的工艺和切割，有一固定的谐振频率和带宽，也就是每一片压电陶瓷都有其对某一频率最为敏感，且有一定的带宽，所以能*出不同峰值频率和带宽的传感器，以适应不同的检测要求。