【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 下， PD2 的兩個(gè)輸入信號(hào)在相位上相差約為 90176。，因而 PD2 的輸出電壓達(dá)到其輸出范圍內(nèi)的最大值，再經(jīng)運(yùn)算放大器 AMP 反相 ，在其輸出端輸出一個(gè)低電平。 AMP 的輸出端為 OC 輸出方式，低電平輸出時(shí)可吸收最大 100mA的輸出電流。該端口的低電平輸出信號(hào)除可由上拉電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)以與 TTL 或 CMOS 接口電路相匹配外，還可直接驅(qū)動(dòng) LED 及小型繼電器等較大負(fù)載。值得一提的是，接在 2 腳的環(huán)路濾波電容 C2 與內(nèi)部電阻一道構(gòu)成鎖相環(huán)路的 RC 積分濾波器，該濾波器時(shí)間常數(shù)的大小在很大程度上決定了鎖相環(huán)路的環(huán)路帶寬 BW 的大小。當(dāng) BW 較大時(shí)，捕獲范圍大而穩(wěn)定性差。減小 BW 則正好相反，其穩(wěn)定性較好而捕獲范圍變小。 LM567 的環(huán)路帶寬 BW可由下式計(jì)算 ： BW=1070(Vi／ f0C2)1/2 。。。。。。 。。。。 ，軍械工程學(xué)院本 科畢業(yè)論文 XIII Vi 為輸入信號(hào)的幅值 (rms) C2 為濾波電容的容量 (單位為μ F) 實(shí)際上，由上式計(jì)算得出的并不是環(huán)路帶寬 BW 的實(shí)際值，而是環(huán)路帶寬 BW 與環(huán)路中心頻率 f0 的百分比，其值再乘上 100％才是鎖相環(huán)路的實(shí)際捕獲帶寬。實(shí)際應(yīng)用中調(diào)整 C2 的大小可使 BW在 0％～ 4％范圍內(nèi)變化。 BW寬度與 f0C2 乘積 之間的關(guān)系如圖 2。 LM567 在正常工作時(shí)的最小輸入信號(hào)為 20mV。當(dāng)用于單音解碼時(shí)，其工作特性為：當(dāng) LM567 信號(hào)輸入端加入幅度為 20mV 以上的交流信號(hào)且頻率落入 f0177。 BW 范圍內(nèi)時(shí)，輸出端輸出一個(gè)低電平的檢測(cè)信號(hào)，這就是所謂的“頻率繼電器”特性。利用這一特性，LM567 可廣泛應(yīng)用于各種低頻單一頻率信號(hào)的解碼。 NE5532 NE5532與其它運(yùn)放是一樣的原理 ， 只是引腳不太一樣。其引腳圖為： 圖 NE5532 引腳圖 Figure NE5532 leads the feet diagram 它內(nèi)部有集成了兩個(gè)運(yùn)放，這為兩級(jí)放大提供了方便，正好一片 NE5532就 可完成設(shè)計(jì)的要求，按芯片引腳連接放大電路，將信號(hào)進(jìn)行定量的放大，方便信號(hào)的處理。 第 3 章 方案的選擇和論證 系統(tǒng)基本方案 根據(jù)題目要求，可將系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，即基本部分和發(fā)揮部分?；竟δ苁菍?shí)現(xiàn)水位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和水位的控制。發(fā)揮的部分則是實(shí)現(xiàn)流量的顯示。 基本部分的水位監(jiān)測(cè)則是通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)查詢(xún)， 實(shí)時(shí)檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)水位的監(jiān)控。OUT1IN2IN+3VCC4VCC+8OUT7IN6IN+5NE5532軍械工程學(xué)院本 科畢業(yè)論文 XIV 圖 監(jiān)測(cè)控制 Figure monitors control 流量檢測(cè)是通 過(guò)超聲波時(shí)間法檢測(cè)的，超聲波時(shí)間法就是，超聲波在同同一種介質(zhì)中的不同狀態(tài)的傳播時(shí)間。因?yàn)槌暡ㄔ谕环N介質(zhì)中的傳播速度是一樣的，當(dāng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)即當(dāng)水的流向與超聲波的傳播方向一致或者相反時(shí)，超聲波在水中的傳播時(shí)間等于超聲波發(fā)射接受頭之間的距離除以超聲波在靜止的水中的傳播速度加上或減去水的流速，通過(guò)測(cè)量超聲波在水中的傳播時(shí)間，就可以計(jì)算出水的流速，因此就可計(jì)算水的流量。當(dāng)距離一定時(shí)，超聲波在水中的傳播速度為 1450m/s，當(dāng)超聲波的傳播方向和水的流動(dòng)方向一致時(shí)，總的速度為水的流速加上 1450，當(dāng)檢測(cè)到時(shí)間后，距離除以時(shí)間就等與總的速度，總的速度再減去 1450 就可得到此時(shí)的流速了，再用水的流速乘以流過(guò)水管的面積就可計(jì)算出水的流量了。本部分可分為發(fā)射部分和接收部分。其中發(fā)射部分包括：信號(hào)產(chǎn)生模塊和信號(hào)放大模塊。接收部分包括：信號(hào)接收放大模塊和處理信號(hào)模塊。模塊框圖如圖。 軍械工程學(xué)院本 科畢業(yè)論文 XV 圖 超聲波時(shí)間法檢測(cè) Figure time of method examination 各 模塊方案選擇與論證 水位的采集 方案（一） ： 根據(jù)書(shū)上的通過(guò) 單片機(jī) P1 口的兩個(gè)引腳接上兩個(gè)電極，只要判斷其水為的上下線就可以了，此方案電路簡(jiǎn)單，但是如果水的流量過(guò)多過(guò)快時(shí)，正當(dāng)顯示水位低的時(shí)候，已經(jīng)沒(méi)有水了。 方案（二）： 采用超聲波測(cè)量水位，利用超聲波的測(cè)量距離原理，計(jì)算時(shí)間法，通過(guò)計(jì)數(shù)發(fā)射的超聲波到接收的時(shí)間，當(dāng)知道了超聲波的速度和時(shí)間，就能計(jì)算出超聲波傳播的距離，因此就能知道水位的高低，優(yōu)點(diǎn)是精確速度快，不足是價(jià)格貴，硬件比較復(fù)雜，調(diào)試比較煩瑣 。 圖 信號(hào) 產(chǎn)生 信號(hào) 放大 發(fā)射 探頭 水流 方向 接收探頭 信號(hào) 處理 信號(hào) 放大 顯示 軍械工程學(xué)院本 科畢業(yè)論文 XVI 方案（三）：根據(jù)方案（一）做的改進(jìn)，增加檢測(cè)水位的電極，但是有太占用單片機(jī)過(guò)多的 資源，采用 74165 并行轉(zhuǎn)串行只是利用串口來(lái)進(jìn)行查詢(xún) ，可有八個(gè)電極提高水位的精確度。 根據(jù)題目的要求如圖所示： 圖 Figure examination water level diagrams 水位的高低會(huì)接觸到 74165 的不同引腳，電源端通過(guò)水將高電平傳到個(gè)引腳，每隔一段時(shí)間單片機(jī)就從 74165 讀一次數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)的大小則可以反應(yīng)水位的高低。優(yōu)點(diǎn)是方便簡(jiǎn)單，可行 。 超聲波信號(hào)產(chǎn)生模塊 根據(jù)題目要求，信號(hào)要產(chǎn)生 40kHZ，有以下方案選擇： 方案一：采用晶體管 9013 作 信號(hào)產(chǎn)生 40kHZ，不需進(jìn)行任何調(diào)試，但由于發(fā)射頭如頻率不在 40kHZ177。 2kHZ 范圍內(nèi)，則發(fā)出的信號(hào)比較弱甚至沒(méi)發(fā)出信號(hào)，所以該方案不可靠，不易控制。 方案二：采 NE555 定時(shí)器產(chǎn)生 40kHZ177。 2kHZ 信號(hào)，該電路可調(diào)能保證提供 40kHZ，但波形失真較嚴(yán)重，且發(fā)射信號(hào)弱。 方案三：采用 74HC00 與非門(mén)產(chǎn)生 40kHZ 信號(hào)，再通過(guò)單片機(jī)控制信號(hào)的產(chǎn)生和停止。如圖 所示，輸出頻率為 40kHZ177。 2kHZ，波形失 真小，性能穩(wěn)定。 軍械工程學(xué)院本 科畢業(yè)論文 XVII 圖 Figure creation electric circuits of 超聲波信號(hào)接收放大模塊 方案一：采用 UA741 放大信號(hào)，但如何測(cè)試都接不到信號(hào)，原因是負(fù)反饋深度即 |1+AF|愈大，放大電路的增益減小愈多，故一級(jí)放大不可靠。 方案二： UA741 采用二級(jí)放大，這樣可解決方案一的不足，由于 NE5532用作信號(hào)放大比 較好，故采用 NE5532 放大信號(hào)。如圖 所示： 圖 Figure waves of receive the electric circuit 信號(hào)處理模塊 方案（一）：信號(hào)經(jīng)過(guò) 放大后，送入比較器中進(jìn)行比較，就可判斷接收到超聲波。此時(shí)便可停止定時(shí)器，即可得到從發(fā)射到接收所需的時(shí)間，因?yàn)?S=V 超178。 T1 時(shí) S=V 流178。 T2， V流 =V水 + V 超，距離 S 不變，測(cè)得了不軍械工程學(xué)院本 科畢業(yè)論文 XVIII 同狀態(tài)的時(shí)間，則可以計(jì)算出水的流速 V 水，那么水的流量就可以測(cè)得了。主要是接收到了超聲波后單片機(jī)無(wú)法識(shí)別信號(hào)，必須要經(jīng)過(guò)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，比較器是當(dāng)反向端的電壓高于同向端的電壓時(shí)輸出低點(diǎn)平，當(dāng)反向端的電壓低于同向端的電壓時(shí)輸出高電平。調(diào)節(jié)同向端的電位器使同向端略高于反向端的電壓，則當(dāng)反向端的電壓有變化時(shí)，比較器就會(huì)從高電平跳變到低電平， 通過(guò)信號(hào)的跳變就可引起單片機(jī)的中斷，則可通過(guò)單片機(jī)來(lái)記時(shí)和計(jì)算。經(jīng)過(guò)數(shù)次實(shí)驗(yàn)，才發(fā)現(xiàn)比較器的反向端和同向端的比較電壓是直流電壓。而接收到的超聲波經(jīng)過(guò)放大后的信號(hào)是交流的電壓，比較器根本無(wú)法工作。 方案（二）： LM567 是一片鎖相環(huán)電路，采用 8 腳雙列直插塑封。其 ⑤ 、⑥ 腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率 f2， f2≈1/。其 ① 、 ② 腳通常分別通過(guò)一電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級(jí)低通濾波網(wǎng)絡(luò)。 ② 腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。 ① 腳所接電容的容量應(yīng)至少是 ② 腳電 容的 2倍。 ③ 腳是輸入端，要求輸入信號(hào) ≥25mV。 ⑧ 腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個(gè)集電極開(kāi)路的三極管，允許最大灌電流為 100mA。 LM567 的工作電壓為 ～ 9V，工作頻率從直流到 500kHz，靜態(tài)工作電流約 8mA。 LM567 的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過(guò)程非常復(fù)雜，這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng) LM567 的 ③ 腳輸入幅度 ≥25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號(hào)時(shí)， ⑧ 腳由高電平變成低電平， ② 腳輸出經(jīng)頻率 /電壓變換的調(diào)制信號(hào)；如果在器件的 ② 腳輸入音頻信號(hào)，則在 ⑤ 腳輸出受 ②腳輸入調(diào)制信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻方波信號(hào)。我們僅利用了