【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 雜亂的寄生調(diào)幅和其他干擾，輸出包絡(luò)脈沖頂部平直的編碼脈沖調(diào)幅波。信號(hào)再進(jìn)入帶通濾波器，濾除頻率范圍 3050KHZ以外的干擾信號(hào)。5 腳外接電阻。調(diào)節(jié)其阻值可調(diào)節(jié)帶通濾波器的中心頻率值。然后信號(hào)進(jìn)入峰值檢波器，對(duì)編碼脈沖的調(diào)幅波進(jìn)行振幅檢波，解調(diào)出數(shù)字編碼脈沖信號(hào)，3腳外接電容是峰值檢波器的濾波電容。檢波出的信號(hào)再送到整形電路中進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換與整形，最后由 7 腳輸出數(shù)字編碼脈沖信號(hào)，送至 CPU 去識(shí)別，處理。6 腳外接積分電容，可以濾除已調(diào)波的載波頻率分量。而由檢波器輸出的數(shù)據(jù)編碼信號(hào)，CPU 不能識(shí)別，故在檢波器后設(shè)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(shí)別的數(shù)字信號(hào)。而實(shí)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(jù)以上原理，超聲波測(cè)距系統(tǒng)的超聲波檢測(cè)接收電路設(shè)計(jì)如下圖 所示：圖 超聲波檢測(cè)接收電路設(shè)計(jì)由圖 所示，超聲波接收換能器將接收到的回波信號(hào)轉(zhuǎn)換后經(jīng)過 的電容初步濾波后，進(jìn)入 CX20226A 的 1 腳，經(jīng)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(jīng)過內(nèi)部的整形電路，從 7 腳輸出至 89C51 單片機(jī)的外部中斷 0（）口。上圖 中的電容、電阻值等，只要是根據(jù)各引腳功能設(shè)計(jì)的。表 331 CX20226A 引腳功能引腳名稱 功能1 IN 信號(hào)輸入端2 C1 RC 網(wǎng)絡(luò)連接端，該端與地串接一 RC 網(wǎng)絡(luò)，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(yīng)速度會(huì)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(yīng)靈敏度低；電容值小，則為峰值檢波，瞬態(tài)響應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈寬變動(dòng)大。4 GND 接地端5 f0 帶通濾波器中心頻率設(shè)置端，通過該腳與電源正端接一電阻 R 來確定 f0，當(dāng) R=200 千歐時(shí)，中心頻率 f0=40KHZ；當(dāng) R=220 千歐時(shí)，中心頻率 f0=38KHZ。6 C3 積分電容連接端，該腳所接積分電容標(biāo)準(zhǔn)值為 330PF，當(dāng)電容值增大時(shí)，則外部濾波干擾增強(qiáng)，而且輸出脈沖的低電平持續(xù)時(shí)間增加。7 OUT 信號(hào)輸出端，該端口為集電極開路輸出，當(dāng)該腳與電源正端接一 22千歐的電阻時(shí)，輸出脈沖低電平的標(biāo)準(zhǔn)值約為 LED 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)LED 數(shù)碼管顯示電路使用的四位共陽(yáng)極的 LED 數(shù)碼管，段碼用 74LS244 驅(qū)動(dòng)，位碼用 PNP 三極管 9012 驅(qū)動(dòng)。LED 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)如圖（圖 ）：圖 LED 數(shù)碼管顯示電路 由圖 所示,74LS244 芯片在這里的功能是輸出數(shù)據(jù)。因此，DIR=‘‘1”,/CE=“0”,即 DIR 接高電平，/CE 接低電平，此時(shí)信號(hào)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(hù)數(shù)碼管壽命的作用。段碼用 74LS244 驅(qū)動(dòng)，位碼用PNP 三極管 9012 驅(qū)動(dòng)。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(hào)的 PNP 型硅三極管。主要用途：開關(guān)應(yīng)用和射頻放大。這里主要應(yīng)用的是開關(guān)應(yīng)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(gòu)成。每組有一個(gè)控制端 G，由控制端的高或低電平?jīng)Q定該組數(shù)據(jù)被接通還是斷開。74LS244 內(nèi)部共有兩個(gè)四位三態(tài)緩沖器，分別以 作為它們的選通工作信號(hào)。當(dāng)都為低電平時(shí)，輸入端 A 和輸出端 Y 狀態(tài)相同；當(dāng) 都為高電平時(shí)，輸出成高阻態(tài)。74LS244 是不帶鎖存的，如果輸入設(shè)備提供的數(shù)據(jù)時(shí)間比較短，就要用帶鎖存的芯片進(jìn)行擴(kuò)展。圖 74LS244 引腳圖 語音報(bào)警功能電路設(shè)計(jì)本語音報(bào)警功能電路采用 ISD400304M 語音芯片。ISD400304M 語音芯片與AT89S51 單片機(jī)接口電路如圖（圖 ）所示。圖 語音報(bào)警功能電路從圖 的設(shè)計(jì)中可以看出，ISD400304M 和單片機(jī) AT89S51 之間的連接較少。單片機(jī)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(shí)鐘引腳 SLCK； 接撥動(dòng) S2 開關(guān)，用于選擇錄音或者放音； 接按鈕 S3，用來對(duì) ISD400304M 開始工作； 接按鈕 S4，按下時(shí) ISD400304M 進(jìn)行復(fù)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(hào)輸出引腳 AUD OUT，該引腳通過一個(gè)濾波電容，經(jīng)功率放大電路 LM386 后與揚(yáng)聲器連接；MIC 接入 ISD400304M 的錄音信號(hào)輸入端(ANA IN、ANA IN+)；AMCAP 為自動(dòng)靜音端，使用時(shí)通過一電容接地。此外，由于 ISD400304M 的工作電壓為 3 V，而單片機(jī)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(shè)接口)：ISD4003 工作于 SPI 串行接口。SPI 協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)據(jù)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(dòng)作,因此對(duì) ISD4003 而言,在時(shí)鐘止升沿鎖存 MOSI 引腳的數(shù)據(jù),在下降沿將數(shù)據(jù)送至 MISO 引腳。協(xié)議的具體內(nèi)容為：1 所有串行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)在時(shí)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(jìn))如果遇到 EOM 或 OVF,則產(chǎn)生一個(gè)中斷,該中斷狀態(tài)在下一個(gè) SPI 周期開始時(shí)被清除。7 使用 讀指令使中斷狀態(tài)位移出 ISD 的 MISO 引腳時(shí),控制及地址數(shù)據(jù)也應(yīng)同步從MOSI 端移入。因此要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當(dāng)前進(jìn)行的操作兼容。當(dāng)然也允許在一個(gè) SPI 周期里,同時(shí)執(zhí)行讀狀態(tài)和開始新的操作(即新移入的數(shù)據(jù)與器件當(dāng)前的操作可以不兼容)。8 所有操作在運(yùn)行位(RUN)置 1 時(shí)開始,置 0 時(shí)結(jié)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(shí) TPUD(8kHz 采樣時(shí),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(yīng)遵循如下時(shí)序：1 發(fā) POWER Up 命令。2 等待 TPUD(上電延時(shí))。3 發(fā)地址值為 00 的 SETPLAY 命令。4 發(fā) PLAY 命令。器件會(huì)從此 00 地址開始放音,當(dāng)出現(xiàn) EOM 時(shí),立即中斷 ,停止放音。如果從 00 從處發(fā)音,則按以下時(shí)序:1 發(fā) POWER UP 命令。2 等待 TPUD(上電延時(shí))。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(shí),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(dāng)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(dāng)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(jìn)。必須后跟 MC 指令快進(jìn)繼續(xù)MC 11111XXXXXXXXXXX 執(zhí)行快進(jìn) ,直到 ,則進(jìn)入 OVF 狀態(tài)STOP 0X110XXXXXXXXXXX 停止當(dāng)前操作STOP WRDN 0X01XXXXXXXXXXXX 停止當(dāng)前操作并掉電RINT 0X110XXXXXXXXXXX 讀狀態(tài):OVF 和 EOMLM317 資料介紹：LM317 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。我國(guó)和世界各大集成電路生產(chǎn)商均有同類產(chǎn)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(fù)載電流最大為 。它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)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(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。4 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)車距的實(shí)時(shí)檢測(cè)與提示系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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(shù)碼管顯示子程序和語音報(bào)警功能子程序。由于 C 語言程序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)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(jì)算程序運(yùn)行的時(shí)間，由于超聲波測(cè)距程序既有較復(fù)雜的計(jì)算（計(jì)算距離時(shí)） ，有要求精確計(jì)算程序運(yùn)行的時(shí)間（超聲波測(cè)距時(shí)間） 。綜合而言，本設(shè)計(jì)主要要求計(jì)算出精確的時(shí)間，所以我使用的是匯編語言編程。 超聲波測(cè)距的算法設(shè)計(jì)右圖 示意了超聲波測(cè)距的原理，即超聲波發(fā)生器 T 在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來，就會(huì)被超聲波接收器 R 接收到。這樣，只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到返回信號(hào)所用的時(shí)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(jì)算公式如右圖中顯示。其中 X2，X1 分別為超聲波信號(hào)接收到的時(shí)間和超聲波信號(hào)發(fā)出的時(shí)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(qǐng)參考上述表 22。圖 超聲波測(cè)距的原理在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器 T0，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在 INT0 端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。其部分源程序如下： 。T0 計(jì)時(shí)用INTT0: CLR EA CLR TR0 MOV TH0,00H MOV TL0,00H SETB ET1 SETB EA SETB TR0 。啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 T0，用以計(jì)算超聲來回時(shí)間 SETB TR1 。開啟發(fā)超聲波用定時(shí)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(guān) T1 CLR ET1 。 MOV R4,04H lcall delay_250 。延時(shí)，避開發(fā)射的直達(dá)聲波信號(hào) SETB EX0 。開啟接收回波中斷RETIOUT: RETI。外中斷 0，收到回波時(shí)進(jìn)入PINT0: CLR TR0 。關(guān)計(jì)數(shù)器 CLR TR1 CLR ET1 CLR EA 。 CLR EX0 。 MOV 44H,TL0 。將計(jì)數(shù)值移入處理單元 MOV 45H,TH0 。 SETB 00H 。接收成功標(biāo)志 RETI 主程序設(shè)計(jì)主程序首先要對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器 T0 工作模式為 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位 EA 并對(duì)顯示端口 P1 和 P2 清 0；然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)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(shí)約 （這也就是超聲波測(cè)距會(huì)有一個(gè)最小可測(cè)距離的原因）后才打開外中斷 0 接收返回的超聲波信號(hào)。由于采用的是 12MHz 的晶振，計(jì)數(shù)器每計(jì)一個(gè)數(shù)就是 1us，所以當(dāng)主程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器 T0 中的數(shù)值（即超聲波來回所用的時(shí)間）按