超声波测距芯片

SM03-HC-SR041

HC-SR04超声波测距模块◼产品概述

HC-SR04是一款升级的超声波测距模块。

新增加UART，IIC及1-WIRE（单总线）功

能，模式可以通过外围电阻设置。

2CM超小盲区，4M典型最远测距，2mA超

低工作电流。采用自研超声波测距解调芯片，

使其外围更加简洁，工作电压更宽（2.8-

5.5V）。

驱动采用扫频技术，减少探头本身一致性

对灵敏度的影响。内部40K驱动频率采用正

温度补偿，切合探头中心频率的温度特性，

减小温度影响。外部晶振为外观兼容而放置的

晶振，不起任何作用，不焊接晶振的模块价格

更有优势。

◼实物图片◼主要特性

⚫采用专业解调芯片

⚫工作电压：2.8-5.5V

⚫工作电流：2mA

⚫支持GPIO,UART，IIC及1-WIRE多种接口

模式,默认输出模式兼容HC-SR04

⚫2CM盲区，4M典型最远测距

⚫200mS周期

⚫可配置各种颜色及加固型探头

◼典型应用

⚫玩具，机器人避障

⚫液位，水位测量

⚫坐姿检测

⚫其它测距应用SM03-HC-SR04

2◼性能参数参数名称备注最小值典型值最大值单位

工作电压2.85.5V

工作电流1.823mA

最大探测距离平整墙面400500CM

工作频率40KHz

盲区盲区内随机值23CM

探测精度同一温度±2

分辨率理论1mm

探测角度最大方向角度±15±20度

测量周期时间200mS

输出接口模式GPIO/UART/IIC/1-WIRE

工作温度塑壳探头(需定制)-1060℃

工作温度铝壳探头-1070℃

◼GPIO/UART/IIC/1-WIRE模式选择

序号模式M1/M2电阻设置

1GPIOM1=NCM2=NC默认

2IICM1=10KM2=NC

3UARTM1=NCM2=10K

41-WIREM1=10KM2=10KSM03-HC-SR04

3◼测量操作

一：GPIO模式

工作模式同HC-SR04。外部MCU给模块Trig脚一个大于10uS的高电平脉冲；模块会给出一个

与距离等比的高电平脉冲信号，可根据脉宽时间“T”算出：

基于单片机控制的超声波测距系统的设计

一、概述。

超声波测距技术是一种广泛应用的测距技术，它能够非常精确地测量物体到传感器的距离。本文介绍的基于单片机控制的超声波测距系统主要由控制模块、信号处理模块和驱动模块三部分组成。其中，控制模块主要实现超声波信号的发射与接收，信号处理模块主要实现对测量结果的处理和计算，驱动模块主要实现对LED灯的控制。

二、硬件设计。

1.超声波发射模块：采用 SR04 超声波发射传感器，并通过单片机的

PWM 输出控制 SR04 的 trig 引脚实现超声波信号的发射。

2.超声波接收模块：采用SR04超声波接收传感器，通过单片机的外部中断实现对超声波信号的接收。

3.控制模块：采用STM32F103单片机，通过PWM输出控制超声波发射信号，并通过外部中断接收超声波接收信号。

4.信号处理模块：采用MAX232接口芯片，将单片机的串口输出转换成RS232信号，通过串口与上位机进行通信实现测量结果的处理和计算。

5.驱动模块：采用LED灯，通过单片机的GPIO输出控制LED灯的亮灭。

三、软件设计。

1.控制模块：编写程序实现超声波信号的发射与接收。其中，超声波发射信号的周期为 10us，超声波接收信号的周期为 25ms。超声波接收信号的处理过程如下： （1）当 trig 引脚置高时，等待 10us。

（2）当 trig 引脚置低时，等待 echo 引脚为高电平，即等待超声波信号的回波。

（3）当 echo 引脚为高电平时，开始计时，直到 echo 引脚为低电平时，停止计时。

（4）根据计时结果计算物体到传感器的距离，将结果通过串口输出。

2.信号处理模块：编写程序实现接收计算结果，并将结果通过串口与上位机进行通信。具体步骤如下：

（1）等待串口接收数据。

（2）当接收到数据时，将数据转换成浮点数格式。

（3）根据测量结果控制LED灯的亮灭。

以上就是基于单片机控制的超声波测距系统的设计。该系统能够通过精确测量物体到传感器的距离并对测量结果进行处理和计算，能够广泛应用于各种实际场合。

超声波测距芯片

超声波测距芯片是一种利用超声波技术来测量距离的电子芯片。它可以被应用在很多领域，如工业自动化、机器人技术和车辆辅助系统等。

超声波测距芯片的工作原理是利用超声波的传播速度和时间来计算距离。当超声波从传感器发射器发出后，它会在空气中传播，当遇到物体时，一部分超声波会被反射回来，这个过程称为回波。芯片会记录从发射到接收到回波的时间差，并通过计算来确定物体与传感器之间的距离。

超声波测距芯片通常由三部分构成：发射器、接收器和计算模块。发射器用于产生超声波信号，接收器用于接收回波信号，并将其转换为电信号。计算模块则用于处理接收到的信号，并计算出距离。

超声波测距芯片的设计和实现需要考虑多个因素。首先，芯片需要具有高精度的测距能力，以确保测量结果的准确性。其次，芯片需要具有快速的信号处理能力，以处理大量的数据，并尽可能减少测量时间。此外，芯片还需要具有低功耗的特性，以延长电池寿命或减少能耗。

除了测距功能，超声波测距芯片还可以添加其他特性，如测速和障碍物检测等。测速功能可以通过比较不同时间点的测量结果来计算物体的移动速度。障碍物检测功能可以通过检测到回波的存在来判断是否存在障碍物。

总结起来，在测距技术领域，超声波测距芯片是一种常用的工具。它可以准确测量距离，具有快速信号处理能力和低功耗特性。此外，它还可以添加其他特性，如测速和障碍物检测等。随着科技的不断发展，超声波测距芯片的功能和性能将进一步提升，为各种应用场景提供更好的解决方案。

基于单片机的超声波测距仪设计

第 1 页 共13 页

一、超声波测距原理

超声波测距原理是通过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时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。超声波在空气中的传播速度为v ,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t ,就可以计算出发射点距障碍物的距离S ,即:

S = v·△t /2 ①

这就是所谓的时间差测距法。

由于超声波也是一种声波, 其声速C与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大, 则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334 米/秒,但其传播速度V 易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大，如温度每升高1 ℃, 声速增加约0. 6 米/

秒。如果测距精度要求很高, 则应通过温度补偿的方法加以校正（本系统正是采用了温度补偿的方法）。已知现场环境温度T 时, 超声波传播速度V 的计算公式为：

V = 331.45 + 0.607T ②

声速确定后,

只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。

二、系统硬件电路设计 基于单片机的超声波测距仪设计

第 2 页 共13 页

图2 超声波测距仪系统框图

基于单片机的超声波测距仪框图如图2所示。该系统由单片机定时器产生40KHZ的频率信号、超声波传感器、接收处理电路和显示电路等构成。单片机是整个系统的核心部件，它协调和控制各部分电路的工作。工作过程：开机，单片机复位，然后控制程序使单片机输出载波为40kHz的10个脉冲信号加到超声波传感器上，使超声波发射器发射超声波。当第一个超声波脉冲群发射结束后，单片机片内计数器开始计数,在检测到第一个回波脉冲的瞬间,计数器停止计数，这样就得到了从发射到接收的时间差△t;根据公式①、②计算出被测距离,由显示装置显示出来。下面分别介绍各部分电路：