【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電平。因?yàn)榉墙佑| 發(fā)射的特點(diǎn)，第一組字碼非常容 易受零電平干擾，往往會(huì)產(chǎn)生誤碼，所以程序可以丟棄處理。 超聲波發(fā)射模塊工作原理 眾所周知 ,電子裝置可以采用 超聲波、紅外線 或無(wú)線電波作為媒介來傳輸信息、進(jìn)行控制 ,但從控制距離和抗干擾能力來說 ,超聲波的優(yōu)勢(shì)明顯 ,并且可以用簡(jiǎn)單的電路實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的控制 和定位、檢測(cè)等 。 以超聲波作為信息傳輸手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。 如果采用成品發(fā)射、接收 (組件 )模塊來設(shè)計(jì)產(chǎn)品 ,則整個(gè)電路的設(shè)計(jì)和制作將更為方便可靠 ,可達(dá)到事半功倍。這 里采用的是超聲波發(fā)射傳感器 T4016。 超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（ PZT）等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 10 頁(yè) 器，它可以將電能 轉(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電信號(hào) ，所以它可以分成發(fā)送器或接收器。超聲波傳感器包括三個(gè)部分：超聲換能器、處理單元和輸出級(jí)。 T40 系列超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)工作的傳感器，通常我們又稱之為換能器。此類傳感器最適用于防盜報(bào)警和遙控使用。其外形和符號(hào)如圖 所示。 圖 T40系列超聲波傳感器外形和符號(hào) 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工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。 圖 超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 超聲波傳感器 的核心是其塑料外殼或者金屬外 中 殼 的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能是不 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 11 頁(yè) 同的，我們使用前必須預(yù)先了解它的性能。超聲波傳感器的 主要性能指標(biāo)包括： （ 1）工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也最高。 （ 2）工作溫度。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別時(shí)診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長(zhǎng)時(shí)間地工作而不失效。 （ 3）靈敏度。主要取決于晶片， 機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。 接收解碼電路 圖 超聲波接收譯碼電路如圖 所示，超聲波換能器 R4016 諧振頻率為 40kHZ，經(jīng)R4016 選頻后，將 40kHZ 以外的干擾信號(hào)衰減，只有諧振于 40kHZ 的有用信號(hào)（發(fā)射機(jī)信號(hào)）送入 VT1 高通放大器放大，然后將信號(hào)送到 PT2272 的 DIN 端，經(jīng)過 PT2272的解碼后，將控制信號(hào)送到所要控制的系統(tǒng)，中間信號(hào)還要經(jīng)過電路對(duì)信號(hào)的進(jìn)一步處理。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 12 頁(yè) 接收原理 超聲波的接收可以看成是超聲波的發(fā)射的逆向工作，大部分可以互換。 如果壓電晶片兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。 接收傳感器是把收到的超聲波轉(zhuǎn)換成電信 號(hào)，業(yè)內(nèi)稱做壓電轉(zhuǎn)換；發(fā)射傳感器是把設(shè)備送來的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波信號(hào)，然后發(fā)射到材料中，稱做壓電逆轉(zhuǎn)換效應(yīng)。因此，超聲波的發(fā)射和接收一般不加區(qū)別，大部分可以互換。只在特殊條件下，發(fā)射和接收才不能互換，如內(nèi)置防偽加密電路時(shí)。本設(shè)計(jì)采用的超聲波接收傳感器是超聲波傳感器型號(hào)是 R4016。 R4016 的外形及一些特性通 T40 基本相同，這里不再多說。 解碼原理 在超聲波無(wú)線控制系統(tǒng)的接收端采用 PT2272對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，去 40kHz的載波信號(hào)，得到超聲波輸入信號(hào)的包絡(luò) 調(diào)制信號(hào)。芯片 PT2272接收到信號(hào)后，其地址需要 經(jīng)過兩次比較核對(duì)后，ＶＴ腳才輸出 高電平，于此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，發(fā)送到控制端，控制繼電器 工作。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 13 頁(yè) 5 電源設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)需要需要用 直流穩(wěn)壓電源 ，本設(shè)計(jì)所用的直流電源是由電網(wǎng)提供的交流電經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓以后得到的。 直流穩(wěn)壓 電源主要有電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成 ， 圖 ，其中 U1為電網(wǎng)電壓 。 圖 直流穩(wěn)壓電源組成框圖和整流穩(wěn)壓過程 直流穩(wěn)壓電源的工作原理：由于各種電子設(shè)備所需要直流電壓的幅值各 不相同，因此需要先將電網(wǎng)電壓經(jīng)過電源變壓器，然后將變換以后的二次電壓再去整流、濾波和穩(wěn)壓。整流電路的作用是利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將正?fù)交替的正弦交流電壓整流成單方向的脈動(dòng)電壓。濾波器 主要由電容、電感等儲(chǔ)能元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈沖電壓中的脈動(dòng)成分濾掉，是輸出成為比較平滑的直流電壓。經(jīng)過濾波電路的處理輸出的已經(jīng)是直流電壓，但是，當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，濾波器輸出的直流電壓的幅值也將隨之發(fā)生變化，在要求較高的電子設(shè)備中，這種情況是不允許出現(xiàn)的，會(huì)對(duì)電子電路和元器件造成損害，也影響電 子電路工作的穩(wěn)定性，所以還要加上穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是采取某些措施，使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 14 頁(yè) 流發(fā)生變化時(shí)保持穩(wěn)定。這部分比較簡(jiǎn)單，不再多述。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 15 頁(yè) 結(jié) 論 在以人為主的自然界里到處都充滿著可被人們利用的寶貴財(cái)富，聲波就是其中一種，特別是超聲波得到了廣泛的應(yīng)用。人類也是依靠自己的聰明才智不斷開發(fā)利用這些資源，加上人類的創(chuàng)造形成了各種各樣的知識(shí)財(cái)富，超聲波 非接觸 控制就是其中的一種。具有巨大的使用價(jià)值。本文主要應(yīng)用超聲波通信實(shí)現(xiàn) 非接觸控制，主要應(yīng)用于室內(nèi)照明、系統(tǒng)控制等 。但本電路決不僅僅限于室內(nèi)照明 的應(yīng)用，稍加改造也適合于其他場(chǎng)所的應(yīng)用，這大大方便人類的生活，同時(shí)再一些危險(xiǎn)的工作場(chǎng)所也保障而來人類的安全，是人類的生活更加安全、方便、高效。 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì) 模電、數(shù)電、超聲波、編譯碼芯片 等有了更進(jìn)一步的了解，對(duì)無(wú)線通信以及程序設(shè)計(jì)開發(fā)等有了更深的認(rèn)識(shí)，使自己又有了新的收獲，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的深入進(jìn)行中，使自己知識(shí)有了升華與提高。了解了電路板的構(gòu)造，接觸了新的元件和工具?？简?yàn)了自己的細(xì)心和耐心。在此過程中，不但有理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，還有動(dòng)手實(shí)踐方面的工作，讓自己受益匪淺。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 16 頁(yè) 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 帶我 來到了本科四年 學(xué)習(xí)生涯的終點(diǎn)，一個(gè)嶄新的明天在向我 招手。我希望畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 能為我的大學(xué)生涯劃上一個(gè)完美的句號(hào)，也希望為我求職 生涯做個(gè)鋪墊。 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以 想象 的。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師 ，教授平日里工作繁多，但在我做畢 業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出 實(shí)習(xí) 到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下電子專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 最后感謝我的母校 —黃河科技大學(xué)四年來對(duì)我的大力栽培。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 17 頁(yè) 參考文 獻(xiàn) [1] 揚(yáng)素行 .模擬電子技術(shù)簡(jiǎn)靜教材 ,第二版 [M].電子工業(yè)出版社， 2021： 300317. 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