基于单片机的超声波测距仪的主要硬件电路

本文简要介绍了基于单片机的超声波测距仪的主要硬件电路。 随着检测技术研究的不断深入，对超声检测仪器的功能要求越来越高，单数码显示的超声检测仪测读会带来较大的测试误差。进一步要求以后生产的超声仪能够具有双显及内带有单板机的微处理功能。 超声波测距技术是一种利用超声波在介质中传播并反射的特性来测定距离的方法，广泛应用于工业控制、勘探测量、机器人定位等多个领域。基于单片机的超声波测距仪因其精度高、成本低、易于实现而受到青睐。 在设计原理上，超声波测距仪主要依赖于超声波的发射与接收。超声波发射器向目标发射超声波，同时启动计时器。当超声波遇到障碍物后反射回来，接收器捕获到反射波后停止计时。由于超声波在空气中的传播速度已知，通过计算时间差（即渡越时间t0）的一半，可以得出目标距离S。公式为：S = c * t0 / 2，其中c为超声波在空气中的传播速度。 在硬件设计上，本系统选用M68HC08单片机作为控制核心，它负责处理超声波发射和接收的控制逻辑以及数据处理。超声波传感器是关键组件，本系统使用40kHz的超声传感器，包括一支发射传感器SZW-S40-12M和一支接收传感器SZW-R40-10P。这些传感器能有效地发射和接收超声波信号。 接收前置及带通放大电路是超声波信号处理的关键环节。前置放大器将微弱的回波信号放大，然后通过集成滤波器MAX275进行带通放大。MAX275具有结构简单、参数调整方便、高频性能优良等特点，适用于超声波测距系统的应用。 LED显示电路通常采用如MAX7219这样的驱动器，它可以驱动多位LED显示器，提供串行通信接口，便于与单片机连接，实现测量结果的直观显示。MAX7219具有内部存储器，可单独控制每一位LED，确保显示的灵活性和效率。 该系统在实际应用中，测量范围大约在0到3米，适用于测量光滑平坦表面的目标，例如固体和液体表面。尽管在近距离测量时可能存在最大30mm的误差，但整体线性度、稳定性和重复性表现良好。 基于单片机的超声波测距仪通过精确的硬件设计和有效的信号处理，实现了高精度的距离测量，适应了现代检测技术对多功能、高精度超声检测仪器的需求。这种技术的不断发展和优化，将持续推动超声波测距技术在各个领域的广泛应用。