超聲波測距模塊

2024年3月27日發(作者：右耳朵熱)

基于單片機的超聲波測距儀LED顯示電路的設計

摘要：本設計主要是基于AT89S51芯片為核心的超聲波測距儀，并有超聲波處理模塊

CX20106A、CD4069組成的超聲波發射電路、數碼管顯示等器件組成，包括單片機系統、

超聲波發射電路、超聲波接收電路、單片機復位電路、LED顯示電路。主要實現超聲波測

距并指示功能。依據實際的測量精度要求還可以添加溫度補償電路。本系統成本低廉，功

能實用。

關鍵詞：AT89S51 CX20106A 超聲波發射模塊 超聲波接收模塊 LED顯示電路

1 引言

隨著科學技術的快速發展，超聲波將在測距儀中的應用越來越廣。但就目前技術水平

來說，人們可以具體利用的測距技術還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發展而又有無

限前景的技術及產業領域。展望未來，超聲波測距儀作為一種新型的非常重要有用的工具

在各方面都將有很大的發展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發展，以滿足日益發

展的社會需求，如聲納的發展趨勢基本為：研制具有更高定位精度的被動測距聲納，以滿

足水中武器實施全隱蔽攻擊的需要；繼續發展采用低頻線譜檢測的潛艇拖曳線列陣聲納，

實現超遠程的被動探測和識別；研制更適合于淺海工作的潛艇聲納，特別是解決淺海水中

目標識別問題；大力降低潛艇自噪聲，改善潛艇聲納的工作環境。無庸置疑，未來的超聲

波測距儀將與自動化智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合，形成多測距儀。隨著測距

儀的技術進步，測距儀將從具有單純判斷功能發展到具有學習功能，最終發展到具有創造

力。在新的世紀里，面貌一新的測距儀將發揮更大的作用。

隨著科技的發展，人們生活水平的提高，城市發展建設加快，城市給排水系統也有較

大發展，其狀況不斷改善。但是，由于歷史原因合成時間住的許多不可預見因素，城市給

排水系統，特別是排水系統往往落后于城市建設。因此，經常出現開挖已經建設好的建筑

設施來改造排水系統的現象。城市污水給人們帶來了困擾，因此箱涵的排污疏通對大城市

給排水系統污水處理，人們生活舒適顯得非常重要。而設計研制箱涵排水疏通移動機器人

的自動控制系統，保證機器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通機器人的設計研制

的核心部分。控制系統核心部分就是超聲波測距儀的研制。因此，設計好的超聲波測距儀

就顯得非常重要了。這就是我設計超聲波測距儀的意義。

2 總體設計方案

2.1 設計思路

2.1.1超聲波測距儀的設計思路

超聲波是指頻率高于20KHz的機械波。為了以超聲波作為檢測手段，必須產生超生波

和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲波換能器或超聲

波探頭。超聲波傳感器有發送器和接收器，但一個超聲波傳感器也可具有發送和接收聲波

的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發射超

聲波的時候，將電能轉換，發射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉換成電信

號。

超聲波測距的原理一般采用渡越時間法TOF（time of flight）。首先測出超聲波從發

射到遇到障礙物返回所經歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間

的距離