超声波测距模块

2024年3月27日发(作者：右耳朵热)

基于单片机的超声波测距仪LED显示电路的设计

摘要：本设计主要是基于AT89S51芯片为核心的超声波测距仪，并有超声波处理模块

CX20106A、CD4069组成的超声波发射电路、数码管显示等器件组成，包括单片机系统、

超声波发射电路、超声波接收电路、单片机复位电路、LED显示电路。主要实现超声波测

距并指示功能。依据实际的测量精度要求还可以添加温度补偿电路。本系统成本低廉，功

能实用。

关键词：AT89S51 CX20106A 超声波发射模块 超声波接收模块 LED显示电路

1 引言

随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目前技术水平

来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无

限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具

在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发

展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满

足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，

实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中

目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，未来的超声

波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距

仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造

力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。

随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较

大发展，其状况不断改善。但是，由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素，城市给

排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。因此，经常出现开挖已经建设好的建筑

设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市

给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人

的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制

的核心部分。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪

就显得非常重要了。这就是我设计超声波测距仪的意义。

2 总体设计方案

2.1 设计思路

2.1.1超声波测距仪的设计思路

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（time of flight）。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