基于超聲波傳感器的障礙物檢測課程設(shè)計(jì)報(bào)告(編輯修改稿)
2025-07-24 20:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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。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，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)聲器無音頻輸出。因此從揚(yáng)聲器中聽到間歇式的嗚......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)信號與噪聲分布在不同的頻帶中時(shí)，利用濾波器對不同頻率信號有不同的衰減特點(diǎn)，從頻率域?qū)崿F(xiàn)信號分離。本次試驗(yàn)中采用無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)成的無限增益多路反饋二階低通濾波電路的基本結(jié)構(gòu)。無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)也會接收到一個(gè)60mV~2V左右的信號作為反饋信號，但由于信號幅值較小同時(shí)包含噪聲，我們需要首先對其濾波放大。其次，由于設(shè)計(jì)需要，我們需要將該信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻品讲ㄐ盘?。因此，我們設(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低通濾波電路、二級低通電路、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的方波信號時(shí)，超聲波發(fā)射電路通過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。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信號時(shí)，在另外的超聲波回波電路輸入端會接收到一個(gè)VPP=60mV~2V，f=40KHZ的信號。當(dāng)在超聲波回波接收電路輸入端輸出VPP=60mV~2V，f=40KHZ的正弦波信號時(shí)，我們利用兩級低通濾波器進(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時(shí)，超聲波回波接收電路輸出端能輸出高電平信號。 超聲波傳感器的障礙物檢測電路實(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，我們用555定時(shí)器產(chǎn)生0~
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