【文章內容簡介】 雜亂的寄生調幅和其他干擾，輸出包絡脈沖頂部平直的編碼脈沖調幅波。信號再進入帶通濾波器，濾除頻率范圍 3050KHZ以外的干擾信號。5 腳外接電阻。調節(jié)其阻值可調節(jié)帶通濾波器的中心頻率值。然后信號進入峰值檢波器，對編碼脈沖的調幅波進行振幅檢波，解調出數字編碼脈沖信號，3腳外接電容是峰值檢波器的濾波電容。檢波出的信號再送到整形電路中進行波形轉換與整形，最后由 7 腳輸出數字編碼脈沖信號，送至 CPU 去識別，處理。6 腳外接積分電容，可以濾除已調波的載波頻率分量。而由檢波器輸出的數據編碼信號，CPU 不能識別，故在檢波器后設置由積分電路和磁滯回線型比較器組成的整形電路，整形電路是一種波形變換電路，它可將檢波器輸出的寬度編碼脈沖整形變換為 CPU 所能識別的數字信號。而實用的波形整形電路是積分電路和施密特比較器組成的電路。根據以上原理，超聲波測距系統(tǒng)的超聲波檢測接收電路設計如下圖 所示：圖 超聲波檢測接收電路設計由圖 所示，超聲波接收換能器將接收到的回波信號轉換后經過 的電容初步濾波后，進入 CX20226A 的 1 腳，經過 CX20226A 的前置放大器，限幅放大，帶通濾波器（中心頻率為 40KHZ） ，檢波器及比較器，最后經過內部的整形電路，從 7 腳輸出至 89C51 單片機的外部中斷 0（）口。上圖 中的電容、電阻值等，只要是根據各引腳功能設計的。表 331 CX20226A 引腳功能引腳名稱 功能1 IN 信號輸入端2 C1 RC 網絡連接端，該端與地串接一 RC 網絡，以確定前置放大器的頻率特性與增益。R 阻值大，C 容量小，增益低；反之則高但 C 不宜過大，否則瞬態(tài)響應速度會降低。3 C2 檢波電容連接端，該端與地接檢波電容，電容量大，則為平均值檢波，瞬態(tài)響應靈敏度低；電容值小，則為峰值檢波，瞬態(tài)響應靈敏度高，但檢波輸出的脈寬變動大。4 GND 接地端5 f0 帶通濾波器中心頻率設置端，通過該腳與電源正端接一電阻 R 來確定 f0，當 R=200 千歐時，中心頻率 f0=40KHZ；當 R=220 千歐時，中心頻率 f0=38KHZ。6 C3 積分電容連接端，該腳所接積分電容標準值為 330PF，當電容值增大時，則外部濾波干擾增強，而且輸出脈沖的低電平持續(xù)時間增加。7 OUT 信號輸出端，該端口為集電極開路輸出，當該腳與電源正端接一 22千歐的電阻時，輸出脈沖低電平的標準值約為 LED 數碼管顯示電路設計LED 數碼管顯示電路使用的四位共陽極的 LED 數碼管，段碼用 74LS244 驅動，位碼用 PNP 三極管 9012 驅動。LED 數碼管顯示電路設計如圖（圖 ）：圖 LED 數碼管顯示電路 由圖 所示,74LS244 芯片在這里的功能是輸出數據。因此，DIR=‘‘1”,/CE=“0”,即 DIR 接高電平，/CE 接低電平，此時信號由 A 向 Y 傳輸。里面的電阻起到分壓和限流的作用，從而起到保護數碼管壽命的作用。段碼用 74LS244 驅動，位碼用PNP 三極管 9012 驅動。PNP 三極管 9012 資料介紹：9012 是一種最常用的普通三極管。它是一種低電壓,大電流,小信號的 PNP 型硅三極管。主要用途：開關應用和射頻放大。這里主要應用的是開關應用功能。74LS244 芯片資料介紹：74LS244（圖 ）是三態(tài)輸出的八緩沖器，由 2 組、每組四路輸入、輸出構成。每組有一個控制端 G，由控制端的高或低電平決定該組數據被接通還是斷開。74LS244 內部共有兩個四位三態(tài)緩沖器，分別以 作為它們的選通工作信號。當都為低電平時，輸入端 A 和輸出端 Y 狀態(tài)相同；當 都為高電平時，輸出成高阻態(tài)。74LS244 是不帶鎖存的，如果輸入設備提供的數據時間比較短，就要用帶鎖存的芯片進行擴展。圖 74LS244 引腳圖 語音報警功能電路設計本語音報警功能電路采用 ISD400304M 語音芯片。ISD400304M 語音芯片與AT89S51 單片機接口電路如圖（圖 ）所示。圖 語音報警功能電路從圖 的設計中可以看出，ISD400304M 和單片機 AT89S51 之間的連接較少。單片機的 接 ISD400304M 的片選引腳 SS，控制 ISD400304M 是否選通； 接ISD400304M 的串行輸入引腳 MOSI，從該引腳讀入放音的地址； 接 ISD400304M的串行輸出引腳 MISO； 接 ISD400304M 的串行時鐘引腳 SLCK； 接撥動 S2 開關，用于選擇錄音或者放音； 接按鈕 S3，用來對 ISD400304M 開始工作； 接按鈕 S4，按下時 ISD400304M 進行復位；(INT1)接 ISD400304M 的中斷引腳INT。ISD400304M 芯片所需要的連接還有音頻信號輸出引腳 AUD OUT，該引腳通過一個濾波電容，經功率放大電路 LM386 后與揚聲器連接；MIC 接入 ISD400304M 的錄音信號輸入端(ANA IN、ANA IN+)；AMCAP 為自動靜音端，使用時通過一電容接地。此外，由于 ISD400304M 的工作電壓為 3 V，而單片機所需供電電壓為 5 V，因此需要采用LM317 變壓電路得到 3 V 電壓供 ISD400304M 使用。ISD400304M 語音芯片資料介紹：SPI(串行外設接口)：ISD4003 工作于 SPI 串行接口。SPI 協(xié)議是一個同步串行數據傳輸協(xié)議,協(xié)議假定微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿動作,因此對 ISD4003 而言,在時鐘止升沿鎖存 MOSI 引腳的數據,在下降沿將數據送至 MISO 引腳。協(xié)議的具體內容為：1 所有串行數據傳輸開始于 SS 下降沿。2 SS 在傳輸期間必須保持為低電平 ,在兩條指令之間則保持為高電平。3 數據在時鐘上升沿移入,在下降沿移出。4 SS 變低,輸入指令和地址后 ,ISD 才能開始錄放操作。 5 指令格式是(5 位控制碼)加(11 位地址碼) 。6 ISD 的任何操作(含快進)如果遇到 EOM 或 OVF,則產生一個中斷,該中斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時被清除。7 使用 讀指令使中斷狀態(tài)位移出 ISD 的 MISO 引腳時,控制及地址數據也應同步從MOSI 端移入。因此要注意移入的數據是否與器件當前進行的操作兼容。當然也允許在一個 SPI 周期里,同時執(zhí)行讀狀態(tài)和開始新的操作(即新移入的數據與器件當前的操作可以不兼容)。8 所有操作在運行位(RUN)置 1 時開始,置 0 時結束。9 所有指令都在 SS 端上升沿開始執(zhí)行。上電順序：器件延時 TPUD(8kHz 采樣時,約為 25 毫秒)后才能開始操作。因此,用戶發(fā)完上電指令后,必須等待 TPUD,才能發(fā)出一條操作指令。例如：從 00 從處發(fā)音,應遵循如下時序：1 發(fā) POWER Up 命令。2 等待 TPUD(上電延時)。3 發(fā)地址值為 00 的 SETPLAY 命令。4 發(fā) PLAY 命令。器件會從此 00 地址開始放音,當出現(xiàn) EOM 時,立即中斷 ,停止放音。如果從 00 從處發(fā)音,則按以下時序:1 發(fā) POWER UP 命令。2 等待 TPUD(上電延時)。3 發(fā) POWER UP 命令。4 等待 2 倍 TPUD。5 發(fā)地址值為 00 的 SETREC 命令。6 發(fā) REC 命令。器件便從 00 地址開始錄音,一直到出現(xiàn) OVF(存貯器末尾) 時,錄音停止。表 指令表：指令 5 位控制碼11 位地址 操作摘要POWERUP 00100XXXXXXXXXXX 上電:等待 TPUD 后器件可以工作SET PLAY 11100 A10A0 從指定地址開始放音。必須后跟 PLAY 指令使放音繼續(xù)PLAY 11110XXXXXXXXXXX 從當前地址開始放音(直至 EOM 或 OVF)SET REC 10100A10 A0 從指定地址開始錄音。必須后跟 REC 指令錄音繼續(xù)REC 10110XXXXXXXXXXX 從當前地址開始錄音 (直至 OVF 或停止)SET MC 11101A10 A0 從指定地址開始快進。必須后跟 MC 指令快進繼續(xù)MC 11111XXXXXXXXXXX 執(zhí)行快進 ,直到 ,則進入 OVF 狀態(tài)STOP 0X110XXXXXXXXXXX 停止當前操作STOP WRDN 0X01XXXXXXXXXXXX 停止當前操作并掉電RINT 0X110XXXXXXXXXXX 讀狀態(tài):OVF 和 EOMLM317 資料介紹：LM317 是美國國家半導體公司的三端可調正穩(wěn)壓器集成電路。我國和世界各大集成電路生產商均有同類產品可供選用，是使用極為廣泛的一類串聯(lián)集成穩(wěn)壓器。LM317 的輸出電壓范圍是 至 37V，負載電流最大為 。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整率和負載調整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。LM386 資料介紹：LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應用于錄音機和收音機之中。4 系統(tǒng)程序的設計車距的實時檢測與提示系統(tǒng)的軟件設計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序、LED 數碼管顯示子程序和語音報警功能子程序。由于 C 語言程序有利于實現(xiàn)較復雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率并且容易精確計算程序運行的時間，由于超聲波測距程序既有較復雜的計算（計算距離時） ，有要求精確計算程序運行的時間（超聲波測距時間） 。綜合而言，本設計主要要求計算出精確的時間，所以我使用的是匯編語言編程。 超聲波測距的算法設計右圖 示意了超聲波測距的原理，即超聲波發(fā)生器 T 在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當這個超聲波遇到被測物體后反射回來，就會被超聲波接收器 R 接收到。這樣，只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可以算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。該距離的計算公式如右圖中顯示。其中 X2，X1 分別為超聲波信號接收到的時間和超聲波信號發(fā)出的時間。L為超聲波發(fā)生器與反射物之間的距離。344（m）為溫度是 20℃超聲波在空氣中的傳播速度，具體請參考上述表 22。圖 超聲波測距的原理在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內部的定時器 T0，利用定時器的計數功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產生一個負跳變，在 INT0 端產生一個中斷請求信號，單片機響應外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務子程序，讀取時間差，計算距離。其部分源程序如下： 。T0 計時用INTT0: CLR EA CLR TR0 MOV TH0,00H MOV TL0,00H SETB ET1 SETB EA SETB TR0 。啟動計數器 T0，用以計算超聲來回時間 SETB TR1 。開啟發(fā)超聲波用定時器 T1OUT: RETI。T1 中斷，發(fā)超聲波用INTT1: CPL VOUT DJNZ R4,RETIOUT CLR TR1 。超聲波發(fā)送完畢，關 T1 CLR ET1 。 MOV R4,04H lcall delay_250 。延時，避開發(fā)射的直達聲波信號 SETB EX0 。開啟接收回波中斷RETIOUT: RETI。外中斷 0，收到回波時進入PINT0: CLR TR0 。關計數器 CLR TR1 CLR ET1 CLR EA 。 CLR EX0 。 MOV 44H,TL0 。將計數值移入處理單元 MOV 45H,TH0 。 SETB 00H 。接收成功標志 RETI 主程序設計主程序首先要對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設置定時器 T0 工作模式為 16 位定時/計數器模式，置位總中斷允許位 EA 并對顯示端口 P1 和 P2 清 0；然后調用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈沖。為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā)，需要延時約 （這也就是超聲波測距會有一個最小可測距離的原因）后才打開外中斷 0 接收返回的超聲波信號。由于采用的是 12MHz 的晶振，計數器每計一個數就是 1us，所以當主程序檢測到接收成功的標志位后，將計數器 T0 中的數值（即超聲波來回所用的時間）按