[自娱自乐] 1、超声波测距模块DIY笔记（一）
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~
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
