CJ-3A超声波测距套件:提供C语言源程序 原理图  元件清单，制作说明参考资料等等

CJ-3A超声波测距学习板，可应用于汽车倒车、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0.27~4.00m，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。

  超声波测距原理
    超声波发生器内部结构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。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。超声测距大致有以下方法：① 取输出脉冲的平均值电压，该电压 (其幅值基本固定 )与距离成正比，测量电压即可测得距离；② 测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t，故被测距离为 S=1／2vt。本测量电路采用第二种方案。由于超 声波 的声速 与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变 。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。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。

    超声波学习板采用AT89C51或AT89S51单片机,晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K方波信号,利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号,显示电路采用简单的4位共阳LED数码管,断码用74LS244,位码用8550驱动.

     超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15℃时）。X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则有340m×0.03S=10.2m。由于在这10.2m的时间里，超声波发出到遇到返射物返回的距离，

产品性能特点：

    板上自带：超声波收发传感器、接收放大电路、四位LED数码显示、四位按键，电源部分自带整流、滤波、稳压电路，允许交流7～15V或者直流9～16V输入，经过实际测试，测量范围可达27～300厘米，测量精度为1厘米。因为我们能提供完整的源程序，客户不但可以学习超声波测距的知识，还可以直接将这项技术用于产品开发，是不可多得的资料。

软硬件调试及性能

    超声波测距仪的制作和调试，其中超声波发射和接收采用Φ16的超声波换能器TCT40-16F1（T发射）和TCT40-16S1（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。

     硬件电路制作完成并调试好后，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。

装好的成品如下图所示：

产品性能特点：

    成品板上自带：超声波收发传感器、接收放大电路、四位LED数码显示、四位按键（四个按钮和蜂鸣器属于功能预留，程序中无定义），电源部分自带整流、滤波、稳压电路，允许交流7～15V或者直流9～16V输入，经过实际测试，测量范围可达27～250厘米，测量精度为1厘米。因为我们能提供完整的源程序，客户不但可以学习超声波测距的知识，还可以直接将这项技术用于产品开发，是不可多得的资料。

答疑解惑：

1、为什么你们选40KHZ的超声波传感器？

    因为超声波在空气中传播时衰减很大，衰减的程度与频率成正比，但是频率越高则分辨力也会越高，所以短距离测量时一般选频率高的传感器（100KHZ以上），长距离测距只能选频率低的传感器。

2、为什么你们的最小检测距离为27厘米？

    为了防止超声波发射传感器发出超声波沿电路板或者外壳直接进入超声波接收传感器内引起误判断，所以程序要求超声波发射若干时间后必须停止若干时间，这个时间大约是超声波在空气中传播20多厘米的时间，这段时间内是不接受信号的，主要就是为了躲开直接传导的信号避免引起误判断。

3、电路板上的四个按钮和蜂鸣器有啥作用？

    这是为后续开发应用所预留的，例如你可以在程序中定义为开关功能，按下一个按键，电路板开始测距、按下另一个按键电路板停止测距，或者定义为多档距离报警设定，当检测到低于设定距离时，驱动蜂鸣器报警。其实我们的电路板您也可以加以改进，例如用1602的液晶模块代替数码管显示、增加语音电路实现语音播报探测距离等等。

4、为什么我的板不管前面有无遮挡物总是显示27呢？

   这是因为标有T字样的超声波接收头没有收到正确的回波信息导致工作异常引起的，我们发现接收头比较娇嫩，轻微的磕碰就会导致内部器件错位影响正常工作，但是你只要稍稍旋转或者上下拨动一下接收头，很多情况就会排除故障又能正常工作了。