扬州市职业大学毕业设计（论文）第 7 页 共36页
否返回；此时的返回信号就会通过高电平对回波输出口IO。超声波发射返回高电平的持续时间是从输出口得来的。测出的距离为高电平时间乘以声音的速度两者乘积的一般在如图3-3种。对于5V电源，TRIG是触发控制信号触发时，此时的回波信号的输出为ECHO
图3-3超声波模块实物图
超声波探测模块HC-SR04的使用方法：当Trig这个口收到不少于10us的高电平，测量就开始启动；此模块就会很自觉的法出了8个40Khz的方型波，这个时候呢我们就会查看自动检测有没有信号返回；要是有信号返回，那就会通过IO口Echo整出来一个高电平，而那个高电平一直持续的时间就是之前说的超声波从发射到返回的时间，我们的测试远近就跟这个是一样的（高电平时间*340）/ 2，单位为m（米）。程序测试功能的时候最主要的就是这俩函数整完的。
现实中能用定时器0来定时测量，此时TCNT0和预测值0XCE，有8分
频，所以呢当这个timer0溢出来那个时候就会有2500多此的是为125ms计算公式为（单位：ms）：
T = （定时器0溢出次数 * （0XFF - 0XCE））/ 1000 其中定时器0初值为：0XCE。
扬州市职业大学毕业设计（论文）第 8 页 共36页
3.2.1 显示模块
显示模块采用数码管显示接口电路下图3-4
图3-4数码管显示接口电路
3.2.2 超声波的特性
超声波为支线传播方式，反射能力强，容易控制，受环境影响小，在空气中传播速度大约为340m/s。
和我们人类生活密不可分的自然现象有老鼻子了，其中就有声音那是可重要了。有时候我们听不到的声音但是一些小动物们就能听见，其中就有超声波，所以科学家做了个实验，结果呢我们人类的能听到声音的上限是20K赫兹，这个声音的波段就是我们所说的超声波。
超声波的基本特性：
超声波测距仪有两个部件组成一个是发射器一个是接收器。其中向外发射固定信号的声波为发射器，有物体阻碍超声波传播时这个波就会反射回去，然后会被接收器接收。
扬州市职业大学毕业设计（论文）第 9 页 共36页
这个由压电晶片所制成的超声波探头，这个探头它有两种功能一个是接收超声波、另一种就是发射超声波。所以不同的结构就会有不同的功能，一般做探测器的一种很多都是功率比较小的超声波探头。
目前为止我们知道有很多种材料可以作为晶片做成超声波探头。并且以晶片形状的大小、晶片的直径、厚度的不同，所以很多的探头功能和性能很少有一样的，一个参数不一样都有不同的作用。
超声波传感器的主要性能指标包括以下几项： a 工作频率
以共振频率为基础就是压电晶片的工作频率，以相等的交流电源加到晶片的两端时，能量输出的越大，也就有很高的灵敏度。
b 工作温度
因为压电晶片有着相当高的居里点，医院用的仪器超声波诊断器使用的功率和别的工业用途比较小，工作状态下的温度也低，可以能用很长时间并且工作运行流畅不会很快的报废。
c 灵敏度
灵敏度很多的情况是要取决于制造晶片的本身。在机电耦合系数低的情况，有较高的灵敏度；反之灵敏度相对较低。
3.3 超声波换能器
超声波传感器功能与作用：就是产生超声波和接收超声波。我们称之为超能转换器，或者也可以说这个东西是超声波探头。这个探头能发射超声波和接收超声波俩功能，其主要是由压电晶片组成的。功率相对较小的探头一般很多情况都用做探测，存在着很多的结构，分为了很多的探头例如：直探头、斜探头、表面
扬州市职业大学毕业设计（论文）第 10 页 共36页
波探头以及双探头等等等
压电晶片存在塑料外套或者金属外套中并且以此为超声波探头的核心。我们在使用之前一定要认真的了解此种探头的参数以及各方面性能，因为构成此类晶片的材料有相当多的的种类，晶片类型的大小，直径与厚度的任何一种参数都不会有所相同，所以说各个探头的性能都是不一样的。
这种探头一般用的材料很多都是压电陶瓷和压电晶体之类的材料。利用这种材料压电效应工作。压电效应能将高频机械震动与高频电震动之间抓换，就能以这两种准换的能力产生超声波，利用正压电效应可以作为发射探头。那声波震动转换成电信号，这样就能以接收探头的功能存在。
扬州市职业大学毕业设计（论文）第 11 页 共36页
第四章 超声波收发电路与调试
4.1 超声波发射电路
MAX232是西方美利坚合众国MAXIM公司以这种串口路通信设计的芯片。它的功耗较低，所以就会将TTL的一种电平和另一种RS232电平之间的相互转换。此时用一个+5V来提供用电需要，并且电流为5mA。RS-232C驱动器在内部集成2个，由于此高集成度，在片外就只需要4个相同的电容器C就能正常工作。我们以MAX232为此超声波发射电路。超声波发射探头T和反响芯片74LS04合体而成的电路前级。反相器这种东西在74LS04内部有足足有6个。以外部的发射探头里面的激励信号放大处理过将外部管脚的组合连接来实现。一路通过74LS04内部一级反向器后送到超声波发射探头T的一个电极。能送到另一个超声波换能转换器的必须要经过令一类两级反相器。此时反相叠加到转换器的两端时，这就是所谓的方波信号推挽形式，然后将超辐射强度增加一倍。在一个平行的两个反向器为同时输出端两路信号，这样救恩能够把这种具有驱动能力的超声波脉冲提高。上拉式电阻中R10、R11一端接上+5V电源。能增加超声波的自身阻尼效果的方法：另一头的探头必须连到超声波另一极中的探头T，如果要得到这种非常完美的超声波脉冲的波形那么我们必须要缩短这个自由振荡的时间，这样我们就可以驱动它MAX232实现从这个位置TTL电平到另一个位置RS232电平的转换，具体电平转换图4-1所示