【正文】 .......22 超聲波檢測(cè)接收電路設(shè)計(jì)......................................................................................23 多反饋型濾波器.........................................................................................24 包絡(luò)檢波，OPA積分器，RC高通濾波..................................................25 電壓比較器的施密特接法.........................................................................28 鍵盤..........................................................................................................................30第4章 軟件設(shè)計(jì).....................................................................................................................32 主程序......................................................................................................................32 超聲波接收子程序..................................................................................................34 顯示子程序..............................................................................................................36 鍵盤子程序..............................................................................................................37 計(jì)算子程序..............................................................................................................39第5章 抗干擾處理.................................................................................................................41 硬件抗干擾處理......................................................................................................41 軟件抗干擾處理......................................................................................................43總結(jié)...........................................................................................................................................44參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................45致謝...........................................................................................................................................46附錄A.......................................................................................................................................47附錄B.......................................................................................................................................52第1章 緒論 課題的背景意義 計(jì)量是工業(yè)生產(chǎn)的眼睛。 a vortex, because of the pressure gradient within the vortex and the vortex rotation, leading to ultrasonic refraction, reflection and absorption effects, so that the received signal through the beam, the received signal is back to , the ultrasonic frequency and amplitude changes in the frequency of vortex line, from the receiving transducer to detect changes in frequency ultrasonic beam amplitude can be measured wind speed values.Basic formula is:f = St * v / d f vortex frequency, Hz。因此，超聲波幅度變化頻率與旋渦的頻率一致，從接收換能器上檢測(cè)出超聲波束幅度變化次數(shù)即可測(cè)得風(fēng)速值。超聲波檢測(cè)接收電路壓電式超聲波換能器S將收到的超聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并經(jīng)RRRCC6和1/4 LM324組成的選頻放大電路放大后，送檢波電路Dl、CR10進(jìn)行包絡(luò)檢波，檢出渦街信號(hào)。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的4位共陰極LED數(shù)碼管，段碼用電阻器驅(qū)動(dòng)，位碼用PNP三極管8550驅(qū)動(dòng)。因此不能滿足高效、快速、準(zhǔn)確的現(xiàn)代化軍事和長(zhǎng)時(shí)間工作、智能化數(shù)據(jù)處理的風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的需求。本設(shè)計(jì)采用壓電式超聲波換能器，使用AT89S52單片機(jī)作為控制器，完成了超聲波風(fēng)速測(cè)量?jī)x的軟硬件設(shè)計(jì)。超聲波發(fā)射電路發(fā)射電路主要由555定時(shí)器，74LS123構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、放大環(huán)節(jié)，和超聲波發(fā)射換能器T構(gòu)成，LM555多諧振蕩器端口3輸出的145kHz的方波信號(hào)一路經(jīng)觸發(fā)電路，放大電路后送到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。渦街信號(hào)在電壓比較器和RC濾波電路構(gòu)成的整形濾波環(huán)節(jié)中與輸入的基準(zhǔn)電壓1/2Vcc作比較，被整形為與風(fēng)速成正比的矩形波，信號(hào)周期隨檢波信號(hào)變化而變化?；居?jì)算公式為：f——旋渦頻率，Hz ；v——?dú)饬魉俣?，m／s ；d——旋渦發(fā)生體直徑，mm；St——斯特拉哈爾系數(shù)(雷諾數(shù)在200～50 000范圍內(nèi)，St為常數(shù))。 v flow velocity, m / s。流量計(jì)量是計(jì)量科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，它與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)、學(xué)研究有著密切的關(guān)系。 課題的任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)超聲波風(fēng)速測(cè)量?jī)x，——100m/s，能夠清晰穩(wěn)定地顯示測(cè)量結(jié)果。由于種種原因ISO把不宜作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的一些文件列為技術(shù)報(bào)告，例如得不到足夠支持率的文件，技術(shù)尚在發(fā)展還不夠成熟或作為參考資料提供等等，看來(lái)超聲波渦街流量計(jì)文件還不足夠成熟，暫時(shí)尚不能作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。在硬件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)超聲波在傳播時(shí)呈指數(shù)衰減的特性，我們采用了最大限度提高驅(qū)動(dòng)能力，對(duì)回波進(jìn)行多級(jí)放大處理等措施，擴(kuò)大了測(cè)量的范圍。因此，只要測(cè)出渦街產(chǎn)生的頻率f，就可得出風(fēng)速V： (22)當(dāng)d和St為定值時(shí)，旋渦產(chǎn)生的頻率，與流體的平均流速V成正比，利用這一特性制成了渦街流量計(jì)。 旋渦發(fā)生體下游兩側(cè)交替發(fā)生的渦列會(huì)在發(fā)生體或檢測(cè)元件上產(chǎn)生交替的橫向推力，因此，測(cè)出由此引起的交變應(yīng)力的頻率也就等于檢測(cè)到了旋渦脫落頻率。很早以前人們便掌握了超聲波探傷與聲納的技術(shù)。電氣方式包括壓電型、電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。壓電式超聲波發(fā)生器原理：壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。因此，超聲波發(fā)射器一定要使用非常接近中心頻率的f0的交流電壓來(lái)激勵(lì)。如圖24圖23圖24 2 指向特性 實(shí)際的超聲波傳感器中壓電晶片是個(gè)小圓片，可以把表面上每個(gè)點(diǎn)看成1個(gè)振蕩源，輻射出一個(gè)半球面波（子波），這些子波沒(méi)有指向性。再經(jīng)濾波器濾波，最后由比較器整形和放大，就獲得頻率為渦街頻率f的方波信號(hào)，最后使用計(jì)數(shù)電路進(jìn)行測(cè)頻和處理即可得出風(fēng)速值。（6） 顯示及其報(bào)警等等。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。否則，ALE 將被微弱拉高。XTAL1: 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。上節(jié)已對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。圖34如圖所示，這部分電路主要包括:1. 蜂鳴器B 。這里選用的是共陰極的四位數(shù)碼管。 這部分電路的作用是由單片機(jī)控制產(chǎn)生頻率為145KHz的超聲波。當(dāng)上升到時(shí)，輸出由0翻轉(zhuǎn)為１，這時(shí)，觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。多諧振蕩器無(wú)外部信號(hào)輸入，卻能輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋?. 二極管VD1，C7，R10組成的包絡(luò)檢波電路，通過(guò)電容C7的不斷充放電的過(guò)程，C7上獲得與包絡(luò)(調(diào)制信號(hào))相一致的電壓波形，有很小的起伏。電路設(shè)計(jì)中常選擇C（C7）=500 pF，R（R10）= Ohm如圖316為L(zhǎng)M324構(gòu)成的OPA積分器模型圖316在積分電容上并用了反饋電阻后，出現(xiàn)新的點(diǎn)，即： (39)使其約為本設(shè)計(jì)的中心頻率145KHz，Cf（C8）=，Rf（R11）=110Ohm如圖317為RC高通濾波器模型圖317 在電頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢波環(huán)節(jié)檢測(cè)出渦街信號(hào)后，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)加入RC高通濾波電路，將雜波信號(hào)再次過(guò)濾，使信號(hào)波形更加平整。2. 鑒別靈敏度，理想的電壓比較器，在高、低電平轉(zhuǎn)換的門限UT處具有階躍的傳輸特性。本設(shè)計(jì)中LM392 是雙電壓比較器集成電路。 非編碼鍵盤的鍵輸入程序應(yīng)完成的基本任務(wù) 。但是時(shí)間長(zhǎng)了, 橡膠老化而使彈力下降, 同時(shí)易侵入灰塵。矩陣鍵盤用I/O口線組成行列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。即超聲波幅度變化頻率與旋渦的頻率一致，從接收換能器上檢測(cè)出超聲波束幅度變化次數(shù)即可測(cè)得風(fēng)速值。設(shè)定定時(shí)器1為方式1 MOV TH0,00H 。明確頻率計(jì)工作原理以后，為了思路更清晰地對(duì)程序編寫，還應(yīng)該作出程序的總體框圖，如圖54所示。開外部中斷1 SETB EA 。*********************START: MOV 70H,00H 。如圖321：圖321第4章 軟件設(shè)計(jì) 主程序 主程序首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行初始化，設(shè)置定時(shí)器T1工作模式為16位定時(shí)計(jì)數(shù)器模式,并給顯示端口P0，P2，RXD端口置零。 矩陣式鍵盤 矩陣式鍵盤是一種常見(jiàn)的輸入裝置，在日常的生活中，矩陣式鍵盤在計(jì)算機(jī)，電話，手機(jī)，微波爐等各式電子產(chǎn)品上已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。但是觸點(diǎn)處易侵入灰塵而導(dǎo)致接觸不良, 體積相對(duì)較大。鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件編碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號(hào)或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計(jì)算機(jī)鍵盤；而靠軟件編程來(lái)識(shí)別的稱為非編碼鍵盤；在單片機(jī)組成的各種系統(tǒng)中，用的最多的是非編碼鍵盤。電壓比較器和運(yùn)算放大器的區(qū)別 比較器在最常用的簡(jiǎn)單積體電路中排名第二，僅次于排名第一的運(yùn)算放大器。本設(shè)計(jì)選用基準(zhǔn)電壓VREF=1/2Vcc=。基本模型如314所示圖314(1) 傳遞函數(shù)==0，即=利用節(jié)點(diǎn)電流法，即求出傳遞函數(shù)== (36)(2) 頻率特性== (37)其中固有角頻率=，阻尼系數(shù)=，而通帶放大倍數(shù)=。與超聲波發(fā)射器對(duì)應(yīng)，選用TCT4012R 接收頭。此時(shí)電源再次向電容C放電，重復(fù)上述過(guò)程。其工作波如圖38所示。 ~ 經(jīng)連接電阻，連接到數(shù)碼管的段選通端。這部分電路的作用