傳感器技術(shù)檢測(cè)課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-06-12 19:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用很多 I/O 接線口和增用不少硬件芯片，成本較高。因此，我采用動(dòng)態(tài)掃描。 設(shè)計(jì)的顯示電路采用 4 位一體八段共陰極數(shù)碼管顯示，段碼直接由單片機(jī)的 P0口來(lái)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)?P0 口的內(nèi)部無(wú)上拉電阻，需在外部接上拉電阻；位碼則通過(guò) 4 5 個(gè) NPN 型三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)接單片機(jī) P2 口。顯示電路如圖 61 所示。 PNPPNPPNPPNPabfcgdeab c d e fgdpdp7 6 4 2 1 9 10 53 DS18LEDAabfcgdeab c d e fgdpdp7 6 4 2 1 9 10 53 DS28LEDAabfcgdeab c d e fgdpdp7 6 4 2 1 9 10 53 DS38LEDAabfcgdeab c d e fgdpdp7 6 4 2 1 9 10 53 DS48LEDAGND1KR?Res2 圖 61 顯示電路 在外圍的鍵盤控制電路中，設(shè)置了四個(gè)獨(dú)立按鍵，分別與單片機(jī)的 ~相連，當(dāng)按下 S1 時(shí)，啟動(dòng)超聲波發(fā)射，開(kāi)始測(cè)距；當(dāng)按下 S2 時(shí)，停止發(fā)射超聲波，即停止測(cè)距； S3 為報(bào)警開(kāi)關(guān)，當(dāng)測(cè)量到距離過(guò)近時(shí)，蜂鳴器電路發(fā)出警告，此時(shí)按下 S3 鍵，即可停止報(bào)警， S4 為預(yù)留出來(lái)的按鍵，當(dāng)需要的時(shí)候可以實(shí)行編程控制。電路設(shè)計(jì)如圖 62 所示。 S1S2S3S4VCC 圖 62 鍵盤控制電路 超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì) 超 聲波的發(fā)射和接收是由超聲波換能器來(lái)完成的，也就是我們俗稱的探頭。 6 超聲波的發(fā)射與接收可采用一體式的或獨(dú)立式的，但是一體式的盲區(qū)問(wèn)題比較嚴(yán)重，所以本次設(shè)計(jì)選擇發(fā)射和接收探頭分開(kāi)的，具體將采用超聲波發(fā)射換能器TCT4016BT 和超聲波接收換能器 TCT4016BR。 命名規(guī)則： ? 型號(hào)： TCT4016BT 或（ R） ? 類別： TC— 壓電陶瓷超聲波傳感器； T— 通用性； T— 發(fā)射 /R— 接收 ? 外徑：－ 16 代表 Φ16mm ? 外殼材料：鋁 ? 外殼顏色：銀色 具體參數(shù)： ? 中心頻率： 177。 kHz ? 輸出電壓 : ≥115dB ? 接收靈敏度： ≥65dB ? 靜電容量： 2021pF177。20% ? 指向角： 80176。 ? 工作溫度 : 20～ +70℃ 超聲波探頭按其工作原理可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等，而以壓電式最為常用。壓電型超聲波探頭常用的材料是壓電晶體和壓電陶瓷，它是利用壓電材料的壓電效應(yīng)來(lái)工作的：逆壓電效應(yīng)將高頻電振動(dòng)轉(zhuǎn)化成高頻機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波，可作為發(fā)射探頭；而利用正壓電效應(yīng)，將超聲振動(dòng)波轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，可作為接收頭。 超聲波發(fā)射電路，是為了讓超聲波發(fā)射換能器 TCT4016BT 能向外界發(fā)出 40 kHz 左右的方波脈沖信號(hào)。 40 kHz 左右的方波脈沖信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方法：采用硬件如由 555 振蕩產(chǎn)生或軟件如單片機(jī)軟件編程輸出，本系統(tǒng)采用后者。編程由單片機(jī) 端口輸出 40 kHz 左右的方波脈沖信號(hào)，由于單片機(jī)端口輸出功率不夠， 40 kHz 方波脈沖信號(hào)分成兩路，一路經(jīng)一級(jí)反相器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極；另一路經(jīng)兩級(jí)反相器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極。用這種推挽形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器的兩端，實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)橋式電路，輸入與輸出的相位圖如圖 34 所示，再加上輸出端上拉電阻 R3， R4，一方面可以提高反向器 MC14069UB 輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增加超聲換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時(shí)間。發(fā)射電路如圖 63 所示。 7 LS1SpeakerVCC 圖 63 超聲波發(fā)射電路 超聲波接收電路設(shè)計(jì) 上述 TCT4016BT 發(fā)射的在空氣中傳播，遇到障礙物就會(huì)返回，超聲波接收部分是為了將反射波 (回波 )順利接收到超聲波接收換能器 TCT4016BR進(jìn)行轉(zhuǎn)換變成電信號(hào)，并對(duì)此電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、整形等處理后，這里用索尼公司生產(chǎn)的集成芯片 CX20216，得到一個(gè)負(fù)脈沖送給單片機(jī)的 (INT0)引腳，以產(chǎn)生一個(gè)中斷。 CX20l06A 是日本索尼公司生產(chǎn)的紅外接收芯片，也適用于超聲波接收。其采用單列 8 腳直插式，超小型封裝。 +5V 供電 。 以下是 CX20l06A 的引腳注釋： 1 腳：超聲波信號(hào)輸入端，該腳的輸入阻抗約為 40k Ω 。 2 腳：該腳與 GND 之間連接 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻 R或減小 C，將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但 C 的改變會(huì)影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動(dòng)，推薦選用參數(shù)為 R= Ω ，C= μ F。 3 腳：該腳 與 GND 之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢
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