[自娱自乐] 1、超声波测距模块DIY笔记（一）

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前言

就像学软件要了解些组成、编译等知识一样，玩硬件如果只用人家封装好的模块，而不了解它们的内部机制，感觉也有点不自在~其实，在很长时间以前就觉得该在模拟电路方面深入点了，可是总是找不到切入点，拿无线电的知识发现根本无法涉足，最近正好由于做一个软硬件结合的“玩具”而引发了必须自己设计传感器的需求，所以就趁势在模拟电路的海洋里遨游下吧，嘿嘿~下面是今天（不，是昨天）做的关于这方面的调查和研究，哈哈，课太多又要把最新版的Ubuntu想方法装进我的老掉牙的只有40G大小的移动硬盘里，结果就忙到了现在~

第一步、淘宝上看看有没有现成的超声波模块散件：

http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.261.ULkQ3g&id=22103767448&ns=1#detail

ps:比较便宜的一个，采用芯片，右边像排阻的东西！网上有人说这种芯片来做超声波接收芯片有点误人子弟~，不过想做成收发单独的东西，用他们的产品只能模仿学习一下电路！

PS:这几款和上面一款类似~还有比较坑的几款就是直接采用超声波测距模块~

http://s.taobao.com/search?initiative_id=staobaoz_20141009&js=1&stats_click=search_radio_all%253A1&q=%B3%AC%C9%F9%B2%A8+%B2%E2%BE%E0+%C9%A2%BC%FE

PS:怎么像楼主在帮人家做广告呢~哈哈~

第二步、查阅相关资料，看看怎么DIY:

下面是从一个同学的毕业设计的论文中看到的，他没有采用上述淘宝卖家普遍采用的接收模块，而是用普通的模拟电路知识设计的。由于protues这个软件无法 模拟出超声波的真正的收发，所以下面的各个元件的参数我无法确是否正确，下图就先仅作框架参考~(一会要仔细分析那个同学毕业设计给的方法到底行不 行！)，这里先大致说一下，左下部分为超声波发送模块，通过一根线和MCU的P3.6脚相连，想通过单片机在该脚产生40KHz的矩形波然后通过多个 74HC04进行放大从而驱动超声波发送模块，右下部分的接收模块包含接收、滤波、比较等运算，最后能根据接收到的超声波是否为40KHz而产生一个信号 从而引发单片机中断。

此 外，我还发现，用80c52+12MHz的晶振，产生40KHz的矩形波在protues里模拟很不正常！这里for(a=0;a<200; a++){ P36=!P36;  delays();}就是每隔一定时间让P36脚的电压翻转实现输出矩形波的效果，显然设这里的delays()的延时为t，那么产生的矩形波的周期就是 2*t，若果需要40Khz的矩形波则delay()延时t就大约为12.5us,而如下面代码中我采用的是delays()延时10次，结果产生的波形 如下图所示：以MCU的12Mhz来算，这10次i--应该不会占用那么多的机器周期吧！(这个确实很令人疑惑)

 1 #include<reg51.h>
 2 #define uchar unsigned char
 3 #define ulong unsigned long
 4 #define uint  unsigned int
 5 sbit P36=P3^6;
 6 sbit P32=P3^2;
 7 uchar data tab[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
 8 bit again;
 9 void delays();
10 void main()
11 {
12     uchar a;//一次发送方波数
13     TMOD=0x01;//T0计数方式1
14     TH0=0;
15     TL0=0;
16     IT0=1;//INT0负脉冲触发
17     EA=1;//开总中断
18     EX0=1;//开外部INT0中断
19 
20     again=1;
21     while(1)
22     {
23         while(again==1)
24         {
25             P36=0;
26             TR0=1;//T0开始计数
27             for(a=0;a<200;a++)//产生100个40Khz方波
28             {
29                 P36=!P36;
30                 delays();
31             }
32             //again=0;
33         }
34     }
35 }
36 void intersvro(void)interrupt 0 using 1 //INT0中断服务程序
37 {
38     uint bwei,swei,gwei;
39     uchar DH,DL;
40     ulong COUNT;
41     ulong num;
42     TR0=0;//停止计数
43     DH=TH0;
44     DL=TL0;
45     COUNT=TH0*256+TL0;
46     num=(344*COUNT)/20000;
47     bwei=num/100;
48     swei=num%100/10;
49     gwei=num%10;
50     P1=tab[bwei];
51     P0=tab[swei];
52     P2=tab[gwei];
53     TH0=0;
54     TL0=0;
55 }
56 void delays()
57 {
58     int i=10;
59     while(i--);
60 }

鉴于上述的疑惑，我暂且把它归结为protues仿真效果不好，要实测！但是感觉还是不怎么甘心呢，于是就拿555做个多谐振荡器来试着产生40Khz的矩形波试试：结果发现结果还是挺接近的~那么看样还是80C52的问题了！在此过程中又萌发一个利用555产生这个40kHz的矩形波，然后MCU只是给出使能信号使555工作就行了，这样一方面可以减轻MCU的工作量，另一方面又会产生比较标准的40KHz的矩形波，哈哈，不错，不错！(这里T=(R1+2*R2)*C*Ln2   占空比Q=(R1+R2)/(R1+2*R2)   D1是为了产生对称的方波)。

最后，还是对那个接收部分不放心，于是还得拿出模拟电路的书仔细分析一下~这里我从LM741研究起，在网上找了些资料包括说明文档甚至是英文的说的都不是很好，于是往书里找资料，发现竟然是当时学的一个芯片！！！进而发现上述的接收部分的核心非常类似于有源滤波器，可是由于模拟电路知识差不多考完就忘了，当初那些复杂的公式还是强记的，所以上面那个电路虽不复杂但是还是牵连很多知识的！准备有空好好重学一下它了！

经过这些调查和学习发现，如果不用特殊的模块（淘宝上商家卖的那种采用红外线驱动芯片来驱动超声波）也能用简单的运放电路做出来，可能用运放做出来的简单的电路存在精度不是很高的问题吧~接下来准备再仔细研究一下芯片式的和普通运放式的，然后采购些元件，具体做了~

小结：

时间过得真是快，还没干点什么事它就没有了！有时候蓦然回首，会被它的无情吓到！今天就大致了解了下超声波模块，在产品方面千篇一律细分可分成两种阵营（直接模块上的二次开发与开发模块一体开发），还是如当初的想法，这些都不适合改造以满足自己的需求；在技术方面，发现有采用集成芯片的和采用普通运放的，客观来说他们各有利弊吧，而感觉自己的模电知识略显薄弱，要加把劲啦！

相关链接：

LM741中文资料：http://pan.baidu.com/s/1qWuh3a8

LM741使用说明：细致+偏向于硬件与原理+文库

上述protues的电路：http://pan.baidu.com/s/1qWjsdQ0

上述MCU程序工程：http://pan.baidu.com/s/1mgl2f7y

一个讲超声波模块自制的资料（毕设可能）：http://pan.baidu.com/s/1mg7gNJa

自制一个由你掌控的超声波测距传感器（硬件篇）：链接+文库+可能随时间消失+详细+I暂不需

上述参考的毕业设计：链接+文库+可能消失+简易实现

超声波测距电路设计：非常细致的讲解了电路内部原理

[自娱自乐] 1、超声波测距模块DIY笔记（一）

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原文地址：http://www.cnblogs.com/zjutlitao/p/4014855.html