超声波测距仪
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超声波测距原理
00 引言
大海电子公众号是为广大电子爱好者做的一个知识学习分享平台（大海电子 淘宝店也是为广大电子爱好者开设的），很多小制作都有相关源码放出。之前有小伙伴想仔细了解下超声波测距这一块内容，故今天阿鹏学长专门写了这篇文章科普一下，其中内容素材有一部来自互联网，若有侵权请联系我删除。
你有其他想了解的可以在后台给我回复。
01 超声波的本质及产生方式
超声波是一种频率高于20000赫兹的声波。它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。
超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波（暂不介绍）。
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。目前较为常用的是压电式超声波发生器。
压电式超声波发生方式实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它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。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波 时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
02 超声波测距原理
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。根据时间差和超声波的速度可以估算出发射位置到障碍物位置的距离。
03 超声波模块HC-SR04 介绍
HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达3mm（这个是厂家介绍，一般测距要3cm以上，精度有时要到达5-6mm），包括发射器、接收器与控制电路，它是一种压电式传感器，利用电致伸缩现象而制成。在压电材料切片上（如石英晶体、压电陶瓷、钛酸铅钡等）施加交变电压，使它产生电致伸缩振动而产生超声波。当外加交变电压的频率等于晶片的固有频率而产生共振，这时产生的超声波最强。压电式超声波接收器一般是利用超声波发生器的逆效应进行工作的，其结构和超声波发生器基本相同，有时就用同一个换能器兼作发生器和接收器两种用途。当超声波作用到压电晶片上时使晶片伸缩，在晶片的两个界面上便产生交变电荷后转换成电压经放大送到测量电路，最后记录或显示出来。
04 HC-SR04 测距原理
采用IO口TRIG触发测距，给最少10us的高电平信号。模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，同时开定时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
05 HC-SR04 模块原理图
TL074：四路低噪声 JFET 输入通用运算放大器，放大接收信号及控制
MAX232：MAX232芯片是美信（MAXIM）公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。
T1 T2输入输出的典型曲线，超声波模块估计是利用232芯片能够输出正负压信号给超声波发生器件供电，以此来达到最大电压差（约13~14V）给超声波器件供电，增大超声波发送功率。
STC11：STC单片机，处理逻辑
06 源码关键点分析
需要套件可以上 大海电子 官方淘宝店下单
源码配套硬件：
源码流程图：
距离换算公式
测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2=((float)t/58.0);
声音在干燥、摄氏 15度的空气中的传播速度大约为340米/秒，合34,000厘米/秒。或者，我们作一下单位换算，34,000除以1,000,000厘米/微秒。即为：0.034厘米/微秒 再换一个角度，1/（0.034 厘米/微秒） 即：约29微秒/厘米。这就意味着，1厘米就需要29微秒。但是发送后到接收到回波，声音走过的是2倍的距离呀。所以实际距离就是1厘米，对应58微秒。
07 源码下载
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08 历史文章
1、电路基础之灯泡电路
2、电路基础之灯泡电路2
3、电路基础之灯泡串并联
4、读书笔记之个人发展战略（圈外）
5、硬件工程师训练营
6、一个会说话的智能垃圾桶
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