基于超聲波傳感器的障礙物檢測(cè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告(編輯修改稿)
2024-09-30 20:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器，一個(gè)放電管 T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓 VCC /3 和 2VCC /3。本次仿實(shí)驗(yàn)中我們將利用 555 定時(shí)器構(gòu)成的多協(xié)振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)。如圖 4 所示。 圖 4 555定時(shí)器構(gòu)成的多協(xié)振蕩器參考圖 多諧振蕩器應(yīng)用舉例： ： 將兩個(gè)多諧振蕩器連接起來(lái)，前一個(gè)振蕩器的輸出接到后一個(gè)振蕩器的復(fù)位端，后一個(gè)振蕩器的輸出 接到揚(yáng)聲器上。這樣，只有當(dāng)前一個(gè)振蕩器輸出高電平時(shí)，才驅(qū)動(dòng)后一個(gè)振蕩器振蕩 ,揚(yáng)聲器發(fā)聲；而前一個(gè)振蕩器輸出低電平時(shí)，導(dǎo)致后面振蕩器復(fù)位并停止震蕩 ,此時(shí)揚(yáng)聲器無(wú)音頻輸出。因此從揚(yáng)聲器中聽(tīng)到間歇式的 嗚 ......嗚 聲響。 B． 電壓 —— 頻率轉(zhuǎn)換器： 由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器中，若定時(shí)器控制輸入端（ 5 腳）不經(jīng)電容接地，而是外加一個(gè)可變的電壓源，則通過(guò)調(diào)節(jié)該電壓源的值，可以改變定時(shí)器觸發(fā)電位和閥值電位的大小。外加電壓越大，振蕩器輸出脈沖周期越大，即頻率越低；外加電壓越小，振蕩器輸出脈沖周期越小，即頻率越 高。這樣，多諧振蕩器就實(shí)現(xiàn)了將輸入電壓大小轉(zhuǎn)換成輸出頻率高低的電壓 — 頻率轉(zhuǎn)換器的功能。 低通濾波器 濾波器的工作原理是當(dāng)信號(hào)與噪聲分布在不同的頻帶中時(shí)，利用濾波器對(duì)不同頻率信號(hào)有不同的衰減特點(diǎn)，從頻率域?qū)崿F(xiàn)信號(hào)分離。本次試驗(yàn)中 采用無(wú)限增益多路反饋型濾波電路，它是一個(gè)由賦以多路反饋的理論上具有無(wú)限增益的運(yùn)算放大器構(gòu)成的濾波電路。圖 2 所示 分別 是 一階有源低通濾波器和 由單一運(yùn)算放大器構(gòu)成的無(wú)限增益多路反饋二階 低 通濾波電路的基本結(jié)構(gòu)。無(wú)限增益多路反饋二階 低 通 濾波器參數(shù)如公式（ 1）。 圖 5 一階低通濾波器以及無(wú)限增益多路反饋低通濾波器 公式（ 1） 三、超聲波傳感器的障礙物檢測(cè)電路設(shè)計(jì)思路 本次仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路包括超聲波發(fā)射電路、超聲波回波接收電路兩部分。根據(jù)超聲波傳感器相關(guān)資料我們了解到，超聲波傳感器的工作電壓是在100V~150V，在本次仿真實(shí)驗(yàn)中，我們利用一個(gè) 2nF 的電容代替超聲波傳感器，因此，我們需要在電容的一端輸出 100V~150V 的電壓值，以滿足實(shí)際超聲波傳感器工作需要。由于超 聲波傳感器是收發(fā)兩用傳感器，因此在發(fā)出超聲波的同時(shí)也會(huì)接收到一個(gè) 60mV~2V 左右的信號(hào)作為反饋信號(hào)，但由于信號(hào)幅值較小同時(shí)包含噪聲，我們需要首先對(duì)其濾波放大。其次，由于設(shè)計(jì)需要，我們需要將該信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻品讲ㄐ盘?hào)。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)的超聲波發(fā)射電路包括升壓激勵(lì)模塊以及 555 定時(shí)器方波發(fā)生器模塊，而超聲波回波接收電路包括一級(jí)低通濾波電路 、 二級(jí)低通電路、回波二值化電路模塊。 當(dāng)在超聲波發(fā)射電路輸入端利用 555 定時(shí)器方波發(fā)生器輸入 VPP=5V，Vmin=0V 的方波信號(hào)時(shí)，超聲波發(fā)射電路通過(guò)變壓器升壓使輸出端 能輸出VPP=100V~150V， f=40KHZ 的一個(gè)輸出信號(hào)。另外，在本次試驗(yàn)中我們利用一個(gè) 2nF 的電容代替超聲波傳感器，因此，在輸出端輸出 100V~150V 信號(hào)時(shí)，在另外的超聲波回波電路輸入端會(huì)接收到一個(gè) VPP=60mV~2V， f=40KHZ的信號(hào)。 當(dāng)在超聲波回波接收電路輸入端輸出 VPP=60mV~2V， f=40KHZ 的正弦波信號(hào)時(shí)，我們利用兩級(jí)低通濾波器進(jìn)行濾波，得到所需要的波段。然后利用比較器進(jìn)行二值化處理，當(dāng)在超聲波回波接收電路輸入端輸入低電平信號(hào)時(shí)，超聲波回波接收電路輸出端能輸出高電平信號(hào)。 四、 超聲波傳感器的障礙物檢測(cè)電路實(shí)際設(shè)計(jì) 超聲波發(fā)射電路部分 在本次應(yīng)用 Multisim10 軟件 仿真設(shè)計(jì)試驗(yàn)中，
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