一种超声波测距系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种超声波测距系统，包括控制器U1、超声接收电路、超声发射电路和温度补偿电路。本实用新型专利技术通过外部硬件电路来产生40kHz的超声波信号，因而相对于由单片机产生的40kHz超声波信号而言，更加接近超声波传感器的共振频率，使超声波传感器的输出最大，可以有效地提高测量距离，而且采用数字式温度传感器实现对单片机超声波测距系统的温度测量和补偿，对声速进行补偿，对引起测量误差的因素进行修正处理，提高了系统的测量精度及灵敏度，使探测精度不超过1cm，从而达到了很好的效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测距系统，具体是一种超声波测距系统。
技术介绍
在工程实践中，超声波由于指向性强、能量消耗缓慢且在介质中传播的距离较远，因而经常用于距离的测量。它主要应用于倒车雷达、测距仪、物位测量仪、移动机器人的研制、建筑施工工地以及一些工业现场等，例如：距离、液位、井深、管道长度、流速等场合。利用超声波检测往往比较迅速、方便，且计算简单、易于做到实时控制，在测量精度方面也能达到工业实用的要求，因此得到了广泛的应用。目前，超声波传感器大致可以分为两类：一类是用电气方式产生的超声波，一类是用机械方式产生的超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。在工程中，目前较为常用的是压电式超声波传感器。压电式超声波传感器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。压电式超声波发生器的内部有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，且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，便产生超声波。针对超声波的产生，现有的技术多用单片机产生40kHz超声波信号，输出稳定性低，且范围不广。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种使用外部硬件产生超声波的超声波测距系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种超声波测距系统，包括控制器U1、超声接收电路、超声发射电路和温度补偿电路，所述控制器U1分别连接整形电路、频率产生电路、显示电路和温度补偿电路，整形电路还通过滤波放大电路连接超声接收电路，所述频率产生电路还通过整形放大电路连接超声发射电路；所述超声发射电路包括电位器RP、电阻R1、非门F1和运放U2，电位器RP一端连接整形放大电路，电位器RP另一端连接非门F1输入端，非门F1输出端分别连接电阻R1和与非门F2的一个输入端，与非门F2的另一个输入端连接输入信号Vi，与非门F2输出端分别连接电容C1和非门F3输入端，电容C1另一端分别连接电位器RP滑片和电阻R1另一端，所述非门F3输出端连接电容C3，电容C3另一端连接运放U2引脚3，运放U2引脚2接地，运放U2引脚6连接电源VCC，运放U2引脚1分别连接电容C2和电容C4，电容C4另一端连接电阻R2，电阻R2另一端连接运放U2引脚4并接地，所述电容C2另一端连接接地超声波反射器T。作为本技术进一步的方案：所述控制器U1型号为MC9S12DG128B。作为本技术进一步的方案：所述运放U2型号为LM386。作为本技术再进一步的方案：所述温度补偿电路采用DS18B20。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术通过外部硬件电路来产生40kHz的超声波信号，因而相对于由单片机产生的40kHz超声波信号而言，更加接近超声波传感器的共振频率，使超声波传感器的输出最大，可以有效地提高测量距离，而且采用数字式温度传感器实现对单片机超声波测距系统的温度测量和补偿，对声速进行补偿，对引起测量误差的因素进行修正处理，提高了系统的测量精度及灵敏度，使探测精度不超过1cm，从而达到了很好的效果。附图说明图1为超声波测距系统的电路原理框图；图2为超声波测距系统中超声发射电路的电路图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1～2，本技术实施例中，一种超声波测距系统，包括控制器U1、超声接收电路、超声发射电路和温度补偿电路，控制器U1分别连接整形电路、频率产生电路、显示电路和温度补偿电路，整形电路还通过滤波放大电路连接超声接收电路，频率产生电路还通过整形放大电路连接超声发射电路；超声发射电路包括电位器RP、电阻R1、非门F1和运放U2，电位器RP一端连接整形放大电路，电位器RP另一端连接非门F1输入端，非门F1输出端分别连接电阻R1和与非门F2的一个输入端，与非门F2的另一个输入端连接输入信号Vi，与非门F2输出端分别连接电容C1和非门F3输入端，电容C1另一端分别连接电位器RP滑片和电阻R1另一端，非门F3输出端连接电容C3，电容C3另一端连接运放U2引脚3，运放U2引脚2接地，运放U2引脚6连接电源VCC，运放U2引脚1分别连接电容C2和电容C4，电容C4另一端连接电阻R2，电阻R2另一端连接运放U2引脚4并接地，电容C2另一端连接接地超声波反射器T。控制器U1型号为MC9S12DG128B。运放U2型号为LM386。温度补偿电路采用DS18B20。本技术的工作原理是：在控制器U1产生复位信号后，由控制器U1产生一个控制信号，控制外围电路产生40kHz的超声波，经整形放大后加到超声波换能器发射出频率为40kHz的超声波，同时，计数控制器U1内部的定时器，测量超声波信号从发出到接收所花的时间，并把经超声波换能器R接收到的超声波信号放大、滤波、整形，并作为接收信号来启动定时器的输入捕捉功能，完成一次超声波测距的时间操作，同时，由温度传感器DS18B20测得当前的环境温度，读入控制器U1，然后经其处理，在液晶显示屏上显示相应的测量值以及当前温度。调节电位器RP可调整超声波频率。LM386、非门F1和非门F3等组成超声波发射电路，用非门F1、与非门F2和非门F3构成多谐振荡器，通过调节电位器RP，可产生超声波发射的40kHz信号，其中非门F3为驱动器，单片机的控制的输入信号Vi由与非门F2输入，为增大超声波的发射频率，利用了运放LM386，发射距离可达6m。本技术通过外部硬件电路来产生40kHz的超声波信号，因而相对于由单片机产生的40kHz超声波信号而言，更加接近超声波传感器的共振频率，使超声波传感器的输出最大，可以有效地提高测量距离，而且采用数字式温度传感器实现对单片机超声波测距系统的温度测量和补偿，对声速进行补偿，对引起测量误差的因素进行修正处理，提高了系统的测量精度及灵敏度，使探测精度不超过1cm，从而达到了很好的效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波测距系统，包括控制器U1、超声接收电路、超声发射电路和温度补偿电路，其特征在于，所述控制器U1分别连接整形电路、频率产生电路、显示电路和温度补偿电路，整形电路还通过滤波放大电路连接超声接收电路，所述频率产生电路还通过整形放大电路连接超声发射电路；所述超声发射电路包括电位器RP、电阻R1、非门F1和运放U2，电位器RP一端连接整形放大电路，电位器RP另一端连接非门F1输入端，非门F1输出端分别连接电阻R1和与非门F2的一个输入端，与非门F2的另一个输入端连接输入信号Vi，与非门F2输出端分别连接电容C1和非门F3输入端，电容C1另一端分别连接电位器RP滑片和电阻R1另一端，所述非门F3输出端连接电容C3，电容C3另一端连接运放U2引脚3，运放U2引脚2接地，运放U2引脚6连接电源VCC，运放U2引脚1分别连接电容C2和电容C4，电容C4另一端连接电阻R2，电阻R2另一端连接运放U2引脚4并接地，所述电容C2另一端连接接地超声波反射器T。

【技术特征摘要】
1.一种超声波测距系统，包括控制器U1、超声接收电路、超声发射电路
和温度补偿电路，其特征在于，所述控制器U1分别连接整形电路、频率产生
电路、显示电路和温度补偿电路，整形电路还通过滤波放大电路连接超声接
收电路，所述频率产生电路还通过整形放大电路连接超声发射电路；所述超
声发射电路包括电位器RP、电阻R1、非门F1和运放U2，电位器RP一端连接
整形放大电路，电位器RP另一端连接非门F1输入端，非门F1输出端分别连
接电阻R1和与非门F2的一个输入端，与非门F2的另一个输入端连接输入信
号Vi，与非门F2输出端分别连接电容C1和非门F3输入端，电容C1另一端
分别连接电位器RP滑片和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张陈丽，
申请(专利权)人：张陈丽，
类型：新型
国别省市：浙江;33