【文章內容簡介】 圖310所示：圖310回波放大濾波電路原理圖通過選擇合適的基準參考電壓，該電路能較好的實現回波電路的放大要求，達到系統需求，在信號通過該電路后被放大和濾波，消除和過濾了因傳播而造成的噪聲和其他各種多余的信號干擾，使得信噪比達到最大，保證了測距結果的準確性。　時間增益補償（ＴＧＣ）電路超聲波的傳遞一段時間后的衰減特征，即在空中傳播時，聲波的強度會根據傳出的距離的變大而降低，這是由于多種因素造成。距離增的增加會導致回波信號的幅值衰減，并且衰減呈現指數規(guī)律。也就是說，近距離物體反射的回波幅度稍大，遠距離物體反射的回波幅度略小。因此，我們如果要提高測量的精度，就需要對這部分產生衰減的信號作增益補償處理。本設計加入了有時間增益處理作用的放大器，這樣一來，距離近的增益小，距離遠的增益比較大。既可以使發(fā)射信號的余振幅度降低，也可以同時使持續(xù)時問變短。用這樣的方法就能夠辨別出近處的信號，盲區(qū)也就變小了。除此之外，還能提高系統的精確度。根據以上系統要求，設計出如下電路。該電路主要通過數字電位器變化主化阻值來達到目的。時間增益補償電路原理圖如圖311所示:圖311 時間增益補償電路原理圖該電路中MAX5161芯片為一個數字電位器，有三十二級抽頭。該數字電位器包含三線串行口實現阻值的調節(jié)，阻值為50K。數字電位器的抽頭位置由實驗獲得的與距離對應的放大增益換算而成，并將此位置參數寫入程序存儲器中。系統工作時，單片機通過查表法取得相應的增益，接著通過串行設置不同阻值，從而實現增益作用。數字電位器由單片機控制，實現起來相對容易，增益效果能按照電路實際要求來做出調整。時間增益補償電路效果如圖312所示：（c）補償后的回波曲線圖312 時間增益補償圖　雙比較器整形電路該設計有兩個超聲波探頭，一個用于接收超聲波信號，另一個用于發(fā)射超聲波信號，由于超聲波的衍射特性，在測量的距離很近時，會有一個盲區(qū)。超聲波發(fā)射探頭發(fā)出的超聲波角度在360度以下，而0度到60度最為常見，因為兩探頭之間有外殼包圍，故而超聲波是不會直接進入接收器的。但由于聲波特殊的性質，會有一部分聲波沒有經過發(fā)射到反射這個過程，而是直接進入接收端，這是接收端子無法分辨是否為反射信號，從而會導致錯誤測量。這是一中無法避免的誤差源，因此需要設計一個雙比較器整形電路，用于比較兩段不同遠近的回波信號。 實物測距系統的超聲波接收換能器和發(fā)射換能器的距離較近，當測量的距離較近時，反射信號的幅值衰減較小，比起衍射產生的波的幅值小很多。因此只要設定一個恰當的比較器臨界值，就能達到屏蔽衍射波的目的，這時反射波就能與衍射波成功的區(qū)分開來。近距離比較器用來處理3 cm50cm的距離的反射波，遠距離比較器用來處理50cm4 m的距離的反射波。具體電路如313所示：圖313 雙比較器整形電路原理圖總的來說，經發(fā)射回的超聲信號首先通過NE5532進行首次放大，其中一路信號進入近距離比較器，經電路處理后進入單片機，這部分電路用來處理近距離（3cm50cm）的超聲波信號。第二路進到時間增益補償及放大電路中，用來處理遠距離（50cm4m）的超聲波信號?！囟妊a償電路的設計由第二章中表22 聲速與溫度關系可以看出溫度會造成超聲波測距的精度降低。本設計使用數字溫度計DS18B20用于獲取環(huán)境溫度,最后通過查表法獲得聲音的速度。，只有三個外接引腳,分別為GND、DQ、VDD。在10攝氏度到+。溫度補償電路的具體設計如圖314所示:圖314溫度補償電路原理圖　顯示電路的設計顯示數字普遍用到的電子元件為七段數碼管，七段數碼管的七個亮段表示一個數字“8”，點亮不同亮段的組合就形成了數字0~9。在許多的電子產品中都采用了常見的七段數碼管來顯示所需信息。七個亮段實際上就是7個條形的發(fā)光二極管。按順時針方向，這七個亮段分別稱為a、b、c、d、e、f、g。七段數碼管如圖315所示:圖315七段數碼管示意圖七段數碼管的亮段和普通的發(fā)光二極管一致，我們可以把這7個亮段之間當做7個發(fā)光二極管來看待。按照其中7個發(fā)光二極管的接法的不同，可以將七段數碼管分為共陽（共陽極）和共陰（共陰極）兩種。顧名思義，所謂共陽極七段數碼管意思就是將所有發(fā)光二極管的額陽極連在一體，而共陰極七段數碼管的意思就是將所有發(fā)光二極管的負極連在一起，由于單片機的輸出口不能夠提供足夠的電壓使二極管發(fā)光，所以在本設計中采用了共陽極的數碼管，將所用到的4個七段數碼管的陽極并接到一起。共陽極和共陽極的七段數碼管示意圖如下圖316所示：圖316 共陽極和共陽極七段數碼管示意圖LED顯示不同數字的方式如圖317所示：圖317數碼管數字顯示圖從上圖中我們很容易發(fā)現,若要求顯示數字“1”，需要讓b、c兩個發(fā)光二極管點亮；若要求顯示數字“5”，需要讓a、f、g、c、d五個發(fā)光二極管點亮。數碼管有不同的工作顯示方式,分為靜態(tài)和動態(tài)，這兩種不同的顯示方式有著各自不同的優(yōu)缺點，需要根據系統的實際需要來決定用哪種方式。靜態(tài)顯示要求數碼管的所有段選端都要接上8位的數據線，以此來顯示的字形碼。字形碼被送入數碼管后，可一直保持不變，直到下個字形碼替代原先的字形碼。這樣做的好處是不會長時間占用CPU資源，而且更加容易控制，但對硬件的要求會更高。動態(tài)顯示要求數碼管的所有段選端并聯在一起，具體用到的那位數碼管的選擇是由位選線控制的，采用動態(tài)掃描顯示。動態(tài)掃描的意思是：電路依次往各個數碼管傳送字形碼、位選信號，由于發(fā)光管有余輝且肉眼有一個視覺暫留的效果，我們就會覺得所有的數碼管是同時顯示的。自然，動態(tài)顯示的亮度不如靜態(tài)顯示那么亮，其限流電阻的阻值比靜態(tài)顯示電路的值要小一點。結合實際考慮，本設計中選用了動態(tài)顯示的方式?；谝陨侠碚摶A，本設計的顯示電路設計的具體方案為：由P0口輸出的信號經過74LS245芯片送入4個數碼管。74LS245是一個常用的芯片，它的作用是驅動LED或別的設備。該芯片為8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，數據可以從A端傳到B端，也可以從B端傳到A端。另外，它還具有雙向三態(tài)功能，可以同時輸出和輸入數據。當AT89C52單片機的P0口總線負載大于等于P0口最大負載能力時，一般需要接入74LS245等總線驅動器。片選端/CE為低電平有效。DIR=“0”，信號由 B 向 A 傳輸，即芯片為接收的作用。 DIR=“1”，信號由 A 向 B 傳輸，即芯片為發(fā)送作用。P0口與74LS245輸入端相連,/CE端接地，保證數據線暢通。具體電路如圖318所示：圖318 顯示電路原理圖　通訊電路的設計計算機的功能比單片機更完善，單片機的計算能力受到硬件限制，很難完成復雜計算和數據的處理。利用計算機來控制和管理單片機，由計算機和單片機組成的系統能實現更多拓展功能，所以我們很有必要設計單片機和計算機的通訊電路。通信方式有兩種，第一是并行通信，第二是串行通信，同樣地，這兩種通信方式各有其有點和缺點。并行通信就是將需要傳輸的數據的每一位用不同的數據線同時傳輸過去。優(yōu)點是容易控制且比串行的傳送速度快很多。缺點是因為傳輸線非常多，如果需要長距離傳送的話會用到許多路線，造成高額的成本，且給收發(fā)兩方的設備都帶來不小的挑戰(zhàn)，并行通信如圖319所示： 圖319并行通信示意圖串行通信和并行通信不同的是，傳輸線只有一條，所有需要傳輸的數據逐位的向目標設備輸送。串行通信的優(yōu)點：用到的傳輸線少，長距離傳送也只用一條線，與并行通信比起來便宜很多。而且可以直接通過電話線等現有的線路經行傳送。缺點是數據傳送控制起來較難，串行通信如圖320所示：圖320串行通信示意圖串行通信RS232C接口是常用的串行接口標準，RS232于1969年被美國電子工業(yè)協會所修訂，它明確了數據終端設備與數據通信設備的物理接口標準。該標準的機械特性為：RS232C接口共有25個針連接器，另外還有具體尺寸規(guī)定，這25個插針的位置如下圖321所示，功能如下表35所示：圖321 RS232接口示意圖相關插針的功能如下表35所示：表35 RS232插針功能圖插針序號信號名稱功能信號方向1PGND保護接地2（3）TXD發(fā)送數據（串行輸出）DTE到DCE3（2）RXD接收數據（串行輸入）DTE到DCE續(xù)表35插針序號信號名稱功能信號方向4（7）RTS請求發(fā)送DTE到DCE5（8）CTS允許發(fā)送DTE到DCE6（6）DSRDCE就緒（數據建立就緒）DTE到DCE7（5）SGND信號接地8（1）DCD載波檢測DTE到DCE20（4）DTRDTE就緒（數據終端準備就緒）DTE到DCE22（9）RI振鈴指示DTE到DCE注：表中括號內的標號對應的是九針非標準型接口從硬件條件來看，該設計的主控芯片為AT89C52，該芯片的通訊電路可以用到RS232標準接口進行串口通信。在通訊系統中，上位機（計算機）為主機，下位機（單片機）為從機。單片機主要是對數據進行收集和控制電路，計算機主要是對單片機收集到的數據進行一系列計算和處理以及對單片機進行控制。串口通信是逐位傳遞數據的，RS232標準接口簡單，用到的線只有三根：TX、RX和GND。通信距離在二十米以內。MAX202芯片的作用：把單片機輸出的TTL電平變成計算機能識別的232電平，也能將計算機發(fā)出的232電平變成單片機可以識別的TTL電平。所謂232信號電平就是負10到正10伏的信號，單片機TTL電平就是0到正5伏的信號。該電路支持遠距離通信和多個計算機直接的通訊，屬于半雙工型，并且不需要外界電源就可工作。主要電路圖如圖322所示：圖322通訊電路原理圖,即RXD和TXD,分