51单片机设计测距仪原理及其简单应用.doc

51单片机设计的测距仪是一种基于超声波技术的测距设备，它利用超声波发射和接收的时间差来计算目标的距离。本文主要介绍了四种40kHz超声波发射电路的设计原理及其在测距仪中的应用。 第一种40kHz超声波发射电路采用F1至F3三门振荡器，通过调整可调电阻RP来设定工作频率。F3的输出通过反向器F4增强，使激励电压加倍，保证了超声波的稳定发射。电路中使用了CC4069六反向器的四个，剩余两个未使用，电源为9V叠层电池。发射的超声波信号有效范围超过8米。 第二种电路利用VT1和VT2组成的强反馈稳频振荡器，T40-16作为换能器，其两端的波形近似方波，工作电压9V，电流约25mA。按下电源开关S，即可发射一串40kHz的超声波信号，无需调试即可工作，有效距离同样超过8米。 第三种电路由VT1和VT2构成正反馈回授振荡器，频率稳定性好，振荡频率由T40-16决定，适应3至12V的电压范围，频率保持不变。电感L1和电容C2调谐在40kHz，提供谐振。该电路的工作电流约为25mA，同样保证了8米以上的超声波发射距离。 第四种电路利用四与非门CC4011，其中YF1和YF2组成可控振荡器，按下S启动振荡，调整RP设置40kHz频率。振荡信号通过YF4和YF3的差相驱动器控制T40-16换能器，产生40kHz超声波。这种设计的电路工作电压9V，电流大于35mA，超声波发射距离可达10米。 第五种电路使用LM555时基电路构建40kHz多谐振荡器，通过调整RP改变频率。LM555的输出端驱动T40-16，发出超声波信号。工作电压9V，电流在40至50mA之间，有效发射距离超过8米。LM555可以用NE555代替，性能相同。 至于超声波接收机，文中提到了双稳态超声波接收机电路，但未详细展开。双稳态接收机具备记忆功能，适合用于需要记录超声波返回信号的场合，如测距仪中用于计算超声波往返时间，从而计算目标距离。 总结来说，51单片机设计的测距仪核心在于40kHz超声波发射电路的设计，通过不同方式实现频率稳定性和功率放大，确保超声波的有效发射。同时，选择合适的超声波接收机电路，可以准确捕获返回的超声波信号，实现精确的测距。这些电路设计原理和应用对于理解超声波测距仪的工作机制至关重要。