【正文】 所示 ， LED 燈沒亮，表明沒有接收到回波信號(hào)，即不切換發(fā)射控制信號(hào)，繼續(xù)發(fā)射 CW 信號(hào)。接通電源，將手靜止放在超聲波發(fā)射頭前端，看 LED 燈的狀態(tài)；將手放在超聲波發(fā)射頭前端慢慢地來回移動(dòng)，同樣的，觀察 LED 的狀態(tài)。 圖 接收 部分流程圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 18 頁 共 38 頁 5 超聲探測發(fā)射控制電路實(shí)驗(yàn)及分析 系統(tǒng)的調(diào)試是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)了，通過系統(tǒng)的調(diào)試能夠查出許多問題，例如硬件上的調(diào)試來檢測電路問題，軟件上的調(diào)試是驗(yàn)證程序的對(duì)錯(cuò)問題，實(shí)物的調(diào)試是看看能否到達(dá)要設(shè)計(jì)功能和要求 。經(jīng)過前面一系列電路 的處理，整形電路的輸入信號(hào)是寬度為 大約為 1 ms， 頻率范圍為 20xxHz~5800Hz、峰峰值約為 10V 的脈沖串， 為了能夠 與計(jì)數(shù)檢波電 路的電平相匹 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 38 頁 配， 通過由三極管 Q3 組成的整形電路，使 信號(hào)的 幅值變成高電平 和 低電平 ，分別 為 和 0V。 阻抗匹配與放大電路 具有高輸出阻抗的壓電換能器，換能器陣列接收回波，必須通過阻抗變換，輸出信號(hào)可以有效地獲得傳感器陣列。振蕩電路是由 1 個(gè) 12MHz晶體和 2 個(gè) 33pF 陶瓷電容器，振蕩電路和單片機(jī) AT89C52芯片連接如圖 顯示 。 CPLD 可編程邏輯控制系統(tǒng)的流程 如圖 所示。 當(dāng)定時(shí)時(shí)間（小于 1ms），定時(shí)器停止計(jì)時(shí)，輸出控制信號(hào)到計(jì)數(shù)器和決定裝置，當(dāng)停止計(jì)數(shù)的同時(shí)，決定觸發(fā)裝置讀取計(jì)數(shù)值 。 C 語言 是 高級(jí)語言 ， 具有可移植性，能夠結(jié)構(gòu)化進(jìn)行編寫程序， 只是在 芯片上 C語言進(jìn)行稍微 的修改就可以了， 而且相比匯編語言，其語言程序比較容易 讀懂。雖然在信號(hào)處理電路中采取了諸如限幅、濾波措施，但是仍然難以避免來自檢波器的輸入端的輸入干擾信號(hào)。包絡(luò)檢波的原理圖如圖 可以看出。 這種方法的 關(guān)鍵是 要 設(shè)計(jì)一個(gè)群延時(shí)網(wǎng)絡(luò) ,而此網(wǎng)絡(luò)要與所要求的相頻特性一致，無源法 原理框圖如圖 所示。 第三部分： 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 。 本文的 主要研究內(nèi)容 本文主要研究 超聲波的發(fā)射控制電路 和計(jì)數(shù) 檢波判別電路 ，對(duì)于 CW 信號(hào)的發(fā)射電路采用 AT89C52 單片機(jī) 芯片控制晶振芯片 產(chǎn)生，然后通過帶通濾波電路，經(jīng)過超聲波發(fā)射頭發(fā)射出去， 搜索目標(biāo)，當(dāng)信號(hào)觸碰到目標(biāo)物體時(shí)產(chǎn)生回波信號(hào)，回波信號(hào)通過超聲波接收頭接收信號(hào)，再通過接收機(jī)阻抗匹配，將信號(hào)輸入到兩級(jí)放器進(jìn)行放大， 將放大后的信號(hào)再經(jīng)過帶通濾波電路、增益控制電路、整形電路等一系列電路后，以 CPLD（ EPM7128SLC8415）芯片的輸入 為依據(jù) ，根據(jù)超聲波檢測系統(tǒng)的總體要求，進(jìn)行 基于 CPLD 的計(jì)數(shù)檢測判決電路 的 設(shè)計(jì) ， 用于判別 多普勒頻偏信號(hào)并 產(chǎn)生 控制信號(hào) ，控制是否繼續(xù)發(fā)射探測信號(hào)。讓這些該參數(shù)根據(jù)基帶信號(hào)的順序進(jìn)行對(duì) 應(yīng)的調(diào)整。它是一個(gè)相比于 PLD 器件更加強(qiáng)大的邏輯編輯器件。 近些年 各 個(gè) 國 家的 海軍紛紛調(diào)整戰(zhàn)略核心 ,將近海作為各自的重要領(lǐng)地 ,不斷加重 武器 在 淺海 作戰(zhàn) 性能的要求 ,隨著高技術(shù)的 迅速 發(fā)展 ,促使?jié)撏У仍跈C(jī)動(dòng)性、 防護(hù)性等方面 得到迅猛發(fā)展 ,因此 對(duì)深彈探測目標(biāo)的可靠性、有效射程 、 及爆炸威力等 方面 提出了更高的要求。水下深彈能夠準(zhǔn)確的識(shí)別 、 以及打擊目標(biāo)，首先要解決 的問題是 怎樣識(shí)別目標(biāo)，為此，安裝在彈頭上的水下探測器能夠產(chǎn)生常頻信號(hào)（ CW），當(dāng)有 目標(biāo)回波信號(hào)時(shí)，立即自動(dòng)切換發(fā)射調(diào)頻信號(hào)（ FM），系統(tǒng)進(jìn)入目標(biāo)跟蹤、 攻擊階段。也可以達(dá)到其他的優(yōu)點(diǎn)，比如提高了精確度和可靠性還可以削減制作的費(fèi)用。使用這 樣的器件就可以滿足檢波還有濾波這樣的兩個(gè)方面效果。包括設(shè)計(jì)方案的思路構(gòu)想與選擇，電路設(shè)計(jì)的可行性，元器件的選擇等問題，本課題的硬件電路分為兩大塊，一是單片機(jī) 芯片控制的 常頻（ CW） 信號(hào)發(fā)射電路，其中包括單片機(jī)芯片電路和帶通濾波電路；二是以 CPLD 芯片控制的計(jì)數(shù)檢波判別電路，其中包括接收機(jī)阻抗匹配電路、兩級(jí)放大電路、帶通濾波電路、增益控制電路、整形電路和 CPLD 芯片電路，還有幾個(gè)小電路，如電壓轉(zhuǎn)換電路和 LED 指示燈電路。 圖 有源法原理框圖 無源法利用窄脈沖激勵(lì)產(chǎn)生特定信號(hào) , 因?yàn)槠渚哂刑囟ㄑ訒r(shí)特性的網(wǎng)絡(luò)，原理如下。 所以在產(chǎn)生 CW 信號(hào)的方案中，我選擇了方案二，因?yàn)楸菊n題主要的研究對(duì)象是計(jì)數(shù)檢波電路的設(shè)計(jì)，沒有對(duì) CW 信號(hào)有參數(shù)的要求，所以在產(chǎn)生 CW 信號(hào)的電路中去掉了模擬開關(guān)和隔離級(jí)兩部分。在水中聲探測儀中心控制電路的基礎(chǔ)上 , 通過簡單的改變VHDL 程序 ,這樣就不需要再變動(dòng)或者是增添別的硬件電路，就可以完成計(jì)數(shù)檢波器單片機(jī) 帶通濾波器 模擬開關(guān) 隔離級(jí) A C 輸出 B D 非線性器件 低通濾波 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 6 頁 共 38 頁 的功能。 帶通濾 波器 簡介： 是指能通過某一頻率范圍內(nèi)的 頻率 分量、并 將其他范圍的頻率分量 衰減 到極低水平的 濾波器 ， 和 帶阻濾波器 不同 。 該芯片 支持多種 不同的 電壓口，引腳 之間的邏輯時(shí)延 最短 可 為 5 納秒 ，最高計(jì)數(shù)頻率 可達(dá)到 ， 而且 可以運(yùn)用 多種編程方式 進(jìn)行編寫 ， 并且 可 以 利用軟件 QuartusⅡ 方便地 來 仿真、綜合和下載 。 VHDL 語言編程法具有 獨(dú)特的功能，可以對(duì) 系統(tǒng)硬件 的 功能 進(jìn)行 多層次 的 描述 ， 另外它含有豐富的庫函數(shù)和 仿真語句，可隨時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真模擬， 可以在驗(yàn)證設(shè)計(jì)之前，就能檢查出設(shè)計(jì)能不能 實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能 。 振蕩電路及 AT89C52 芯片 單片機(jī) 芯片 內(nèi)部有一個(gè) 反相放大器 ，用于構(gòu)成 振蕩器 ，引腳 XTAL1 和 引腳 XTAL2分別 是該放大器的輸入端 和輸出端 。 回波控制信號(hào)判別流程圖如圖 所示。帶通濾波電路如圖 所示。 圖 芯片電路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁 共 38 頁 上電初始化 模塊內(nèi)部發(fā)出信號(hào) 延時(shí) 60ms 判斷是否觸發(fā) 否 是 4 發(fā)射控制電路 軟件設(shè)計(jì) 利用 軟件 編寫程序，由各個(gè)模塊化的子程序，以 CPLD EPM7128SLC8415 芯片為控制核心組成整個(gè)系統(tǒng)，在各個(gè)模塊中的編寫程序要優(yōu)化結(jié)構(gòu)，語言要簡潔，易于查處問題，實(shí)現(xiàn)實(shí)物功能目標(biāo)，按照設(shè)計(jì)程序的系統(tǒng)化和構(gòu)造化的基本原則，確保所設(shè)計(jì)的程序 具有 可行性和可讀性。 圖 發(fā)射電路原理圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 19 頁 共 38 頁 圖 控制 發(fā)射信號(hào)電路 實(shí)驗(yàn)方法 本設(shè)計(jì)涉及到 單片機(jī)芯片和 CPLD芯片，所以先對(duì) CW信號(hào)發(fā)射的程序以及 CPLD芯片控制信號(hào)的程序進(jìn)行編寫。 實(shí)物圖如圖 所示。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 25 頁 共 38 頁 結(jié)束語 完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，本次設(shè)計(jì)包含軟件仿真和實(shí)物的測試，在軟件仿真的過程中遇到了好多問題，因?yàn)閷?duì) Quartus II不熟悉，在操作運(yùn)用方面比較生硬，和之前學(xué)過的一些軟件相比，有些復(fù)雜，生成的文件相當(dāng)多，而且在操作過程中要注意芯片的選用很重要，命名的文件要統(tǒng)一，不然會(huì)出現(xiàn)找不到文 件的情況。 通過調(diào)試的過程，使我對(duì)所設(shè)計(jì)的實(shí)物有了進(jìn)一步的了解，以及對(duì)所學(xué)的專業(yè)有了更深的理解，也讓我知道了整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 input clk。b1。b00。b1。 Endmodule // megafunction wizard: %InSystem Sources and Probes% // GENERATION: STANDARD // VERSION: // MODULE: altsource_probe // ============================================================ // File Name: // Megafunction Name(s): // altsource_probe // // Simulation Library Files(s): // altera_mf // ============================================================ module mydebug ( probe, source)。 // megafunction wizard: %InSystem Sources and Probes%VBB% // GENERATION: STANDARD // VERSION: // MODULE: altsource_probe // ============================================================ // File Name: // Megafunction Name(s): // altsource_probe // // Simulation Library Files(s): // altera_mf 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 34 頁 共 38 頁