15 页 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告 第
图3.3 数码管显示模块
如图3.4所示，HC-SR04模块有四个管脚，其中VCC接5V电源，GND接地线，TRIG触发控制信号输入，ECHO回响信号输出，HC-SR04电气参数如表3.2所示：
表3.2 HC-SR04电气参数
电气参数 工作电压 工作电流 工作频率 最远射程 最近射程 测量角度 输入触发信号 输出回响信号 规格尺寸 超声波时序图如图3.6所示。
HC-SR04超声波模块 DC 5V 15mA 40KHZ 4m 2cm 15度 10μS的TTL脉冲 输出TTL电平信号，与射程成比例 45*20*15mm 16 页 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告 第
从时序图可以看出，只要给触发信号一个10μs以上的高电平，HC-SR04模块内部就会自动循环发出8个40KHZ的脉冲，一旦检测到回波信号就会输出回响信号，回响信号的脉冲宽度鱼检测距离成正比。由此就可以通过发射超声波到接收信号的时间间隔计算出障碍物到传感器的距离。检测距离=声速*高电平持续时间/2。
图3.6 超声波时序图
由于HC-SR04有一定的反射角和盲区，因此检测距离不因小于它的最小射程，以及所测物体的表面尽可能光滑平整，以减少误差。同时，此模块不宜带电连接，否则会影响模块的正常工作。若要带电连接，则先让模块的GND端先接地。
方案二：采用超声波接收模块CX20106A以及超声波探头T40、R40
超声波传感器的主要材料有压电晶体（电致伸缩）及镍铁铝合金（磁致伸缩）两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅（PZT）等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它能将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能将其转变成电能，所以它可以分为发送器或接收器。有的超声波传感器既作发送，也能作接收。超声波探头如图7所示。
超声波传感器的检测范围取决于其使用的波长和频率。波长越长，频率越小，检测距离越大，如具有毫米级波长的紧凑型传感器的检测范围为300~500mm，波长大于5mm的传感器检测范围可达到8m。一些传感器具有较窄的6o声波发射角，因而更适合精确检测相对较小的物体。另一些声波发射角在12o至15o的传感器能够检测具有较大倾角的物体。此外，我们还有外置探头型的超声波传感器，相应的电子线路位于常规传感器外壳内。这种结构更适合检测安装空间有限的场合。
1. 74LS04推挽式超声波发射电路
74LS04是6非门(反相器)他的工作电压+5V，他的内部含有6个coms反相器，74LS04的作用就是反相把1变成0，其管脚图如图3.7所示。
17 页 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告 第
超声波发射电路原理图如图3.8所示。本设计采用定时中断的方式产生40KHZ的方波，发射电路主要由74LS04反相器和T40超声波发射换能器构成，单片机P1.0端口输出40KHZ的方波信号，一路经一级反相器输送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反相器输送到换能器的另一个电极。用这种推挽输出方式通过超声波换能器发射信号，可以提高超声波换能器的发射强度。输出端采用两个反相器并联，可以提高驱动能力；上拉电阻R10和R11既可以提高74LS04反相器输出高电平的驱动能力，又可以增强超声波换能器的阻尼效果，减少其自由振荡时间。为调试方便和修改，超声波发射模块和单片机之间的接口采用排针相连。超声波发射电路如图3.9所示。
图3.7 74LS04管脚图 图3.8 T40超声波探头实物图
图3.9 超声波发射电路原理图
2. 超声波接收电路
超声波接收电路主要由专用红外遥感接收芯片CX20106A和R40超声波换能器组成。CX20106A有8个管脚，当换能器接收到回波信号时，管脚7就会输出一个低电平。本设计将管脚7接到单片机的P3.2口（INT0），当接收到信号时外部中断0
18 页 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告 第
开始中断，停止定时器计时，算出超声波发射到接收信号的时间，算出换能器到障碍物之间的距离。
CX20106A是一块8脚单列直插式超小型塑封结构的IC，其各引脚功能如表3.3所示：
表3.3 CX20106A各引脚号功能
管脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 符号 IN C1 C2 GND f0 C3 OUT VCC 管脚功能 遥控信号输入端 RC网络连接端 检波电容连接端 接地端 带通滤波中心频率设置端 积分电容连接端 遥控指令信号输出端 供电电源端 CX20106A的第5管脚的电阻决定接受的中心频率，200K的电阻决定了接收的中心频率为40KHZ，使用CX20106A存在一些优缺点： 优点：简单易用，电路简单，减少了生产调制的麻烦。 缺点：必须保证接收到的信号为40KHZ，否则无法解调。
CX20106A管脚图如图3.10所示。
图3.10 CX20106A管脚图
19 页 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告 第
超声波接收电路原理图如图3.11所示：
图3.11 超声波接收电路原理图
HC-SR04超声波发射接收模块与用T40、R40和CX10206A制成的超声波发射接收模块的比较如表3.4所示：
表3.4 HC-SR04模块与T40、R40和CX10206A模块对比 HC-SR04模块 T40、R40和CX10206A模块 精度 ≥3mm ≥1cm 最远射程 4m 2~3m 最近射程 2cm 10cm 测量角度 15° 成本 17元 24元 如表3.4可以看出，使用HC-SR04超声波发射接收模块成本低、精度高、射程远；同时由于使用CX20106A芯片和T40、R40制成的超声波发射接收模块，必须保证接收