—基于參考聲速法的超聲波液位計(jì)的設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-06-07 08:24本頁面
【正文】 且還不需要放大電路，可使系統(tǒng)電路更為簡(jiǎn)潔。 方案三：采用集成運(yùn)放芯片（LM324）作為比較器對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行波形變換。當(dāng)輸入信號(hào)的電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出為“1”；當(dāng)輸入信號(hào)的電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出為“0”；這樣就起到對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行變換的目的。這種方法的特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單（主與放大電路共用一塊芯片），但選擇比較電壓非常關(guān)鍵。 因?yàn)椴捎肅X20106A電路相對(duì)簡(jiǎn)單，所以用方案二會(huì)比較好。CX20106A芯片是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38kHz 與測(cè)距超聲波頻率40kHz 較為接近，可以利用它作為超聲波檢測(cè)電路，超聲波接收頭將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。但這個(gè)電信號(hào)非常微弱，必須經(jīng)過放大，CX20106A芯片完成放大調(diào)制的功能。實(shí)驗(yàn)證明，CX20106A芯片具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。內(nèi)部電路由前置放大器、自動(dòng)偏置電平控制電路、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和整形輸出電路組成。接收的回波信號(hào)先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，將信號(hào)調(diào)整到合適的幅值；再經(jīng)過帶通濾波器濾波得到有用信號(hào)，濾除干擾信號(hào)；最后由峰值檢波器和整形電路輸出到鎖相環(huán)路，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)。K1（RX（S））為超聲波接收頭，當(dāng)收到超聲波時(shí)產(chǎn)生一個(gè)下降沿，接到單片機(jī)的外部中斷INT0 上。當(dāng)超聲波接收頭接收到40kHz 方波信號(hào)時(shí)，將會(huì)將此信號(hào)通過CX20106A 驅(qū)動(dòng)放大送入單片機(jī)的外部中斷0 口。單片機(jī)在得到外部中斷0 的中斷請(qǐng)求后，會(huì)轉(zhuǎn)入外部中斷0 的中斷服務(wù)程序進(jìn)行處理。如圖32所示：圖32CX20106A芯片用于接收電路1腳：超聲信號(hào)輸入端，該腳的輸入阻抗約為40kΩ。2腳：該腳與地之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻R1或減小C1,將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但C1的改變會(huì)影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動(dòng)，推薦選用參數(shù)為R1=，C1=1μF。3腳：該腳與地之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動(dòng)大，易造成誤動(dòng)作。4腳：接地端。5腳：該腳與電源間接入一個(gè)電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率f0，阻值越大，中心頻率越低。例如，取R=200kΩ時(shí)，f0≈42kHz，若取R=220kΩ，則中心頻率f0≈38kHz。6腳：該腳與地之間接一個(gè)積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為330pF，如果該電容取得太大，會(huì)使探測(cè)距離變短。7腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路輸出方式，因此該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，推薦阻值為22kΩ，沒有接受信號(hào)是該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則產(chǎn)生下降。8腳：電源正極，～5V。LED數(shù)碼顯示管有兩種，一種是共陽極數(shù)碼管，其內(nèi)部是由八個(gè)陽極相連接的發(fā)光二極管組成；另一種是共陰極數(shù)碼管，其內(nèi)部是由四個(gè)陽極相連接的發(fā)光二極管組成。二者原理不同但功能相同。其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖33所示： 圖33a外形和引腳圖 33b共陰極結(jié)構(gòu) 圖33c共陽極結(jié)構(gòu)共陰極LED數(shù)碼顯示塊的發(fā)光二極管陰極連接在一起，形成該模塊的公共端（通常稱為位選端），因此稱為共陰極LED數(shù)碼顯示器，8個(gè)數(shù)碼管的另一端通常稱為段選端，當(dāng)顯示器的公共端接低電平，某個(gè)發(fā)光二極管的陽極接高電平時(shí)，該發(fā)光二極管被點(diǎn)亮；而共陽極LED數(shù)碼顯示管是將二極管的陽極連接在一起，形成共陽極LED數(shù)碼顯示塊的公共端，該公共端必須接高電平，同理在共陽極LED數(shù)碼顯示塊中如某個(gè)發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，該發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制LED，直到下次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用的CPU時(shí)間少。靜態(tài)顯示中，每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口，該接口用于筆劃段字型代碼。這樣單片機(jī)只要把顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，該字段就可以顯示發(fā)送的字形。要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)再發(fā)送新的數(shù)據(jù)。另一種方法是動(dòng)態(tài)掃描顯示。由于單片機(jī)本生具有較強(qiáng)的邏輯控制能力，所以采用動(dòng)態(tài)掃描軟件譯碼并不復(fù)雜。而且軟件譯碼其譯碼邏輯可隨意編程設(shè)定，不受硬件譯碼邏輯限制。采用動(dòng)態(tài)掃描軟件譯碼地方式能大大簡(jiǎn)化硬件電路結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)成本。它用分時(shí)地方法輪流控制各個(gè)顯示器地COM端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路；動(dòng)態(tài)顯示對(duì)CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，能夠?qū)崟r(shí)顯示，使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。所以本設(shè)計(jì)選用動(dòng)態(tài)顯示。
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