電子技術(shù)課程設(shè)計報告——硬件超聲波測距儀-資料下載頁
2025-07-22 18:00本頁面
【正文】 正脈沖后，對 40KHz 振蕩信號用 74HC00 與非門進行調(diào)制，形成輸出給換能器的信號。為了使超聲波發(fā)射換能器輸出最大功率，需要在其兩個電極上加反相信號，即使用類似 BTL 功放的橋式驅(qū)動方式。驅(qū)動電路使用了 74HC04 中剩余的 3 個反相器，故整個系統(tǒng)僅需一片 74HC04，達到節(jié)省元件的目的。圖 4 所示電路中，標(biāo)號為 25 的網(wǎng)絡(luò)輸入閘門信號，標(biāo)號為 27 的網(wǎng)絡(luò)輸入40KHz 方波。圖 接收放大電路超聲波接收換能器可等效為一個高內(nèi)阻、低幅值的信號源，需要設(shè)計一個放大電路。6 / 14這里選用單電源集成雙運放 LM358 作為運算放大器，使輸出具有較大擺幅，且便于設(shè)置兩級放大，避免單級放大倍數(shù)過大產(chǎn)生信號失真。圖 5 所示電路將從圖中標(biāo)號為 7 的網(wǎng)絡(luò)輸出經(jīng)放大的反射超聲波信號。圖 信號調(diào)理電路經(jīng)接收放大電路放大的模擬信號需要經(jīng)過一個比較器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后與閘門信號一起接入由 74HC00 剩余的兩個與非門構(gòu)成的 RS 觸發(fā)器。這樣可以充分利用已有器件的功能，節(jié)省成本。圖 6 所示電路中，標(biāo)號為 3 的網(wǎng)絡(luò)輸入放大電路輸出信號，標(biāo)號為 6 的網(wǎng)絡(luò)輸入閘門信號，標(biāo)號為 5 的網(wǎng)絡(luò)輸出被測 PWM 波。圖 7 / 14 信號波形圖圖 閘門周期計算由波形圖，輸出 PWM 波的占空比為 d=t/T，由于工作電壓 Vcc=5V，輸出電壓為 V=5t/T。為了讀數(shù)方便，令比例系數(shù) k=1V/m，則由方程 解得tvTt0215?。此時數(shù)字電壓表的示數(shù)即為所測距離。??8 / 14 總原理圖圖 9 / 14 實物電路搭建圖 注：由于元件采購渠道不暢等原因，40KHz 振蕩器及閘門信號發(fā)生器無法搭建，這里使用一片 STC12C5202AD 單片機模擬對應(yīng)部分的波形。10 / 14圖 圖 11 / 1412 / 14圖 13 / 145. 設(shè)計總結(jié)經(jīng)實踐檢驗，本系統(tǒng)設(shè)計比較合理，工作穩(wěn)定，且均采用廉價易得的元件，有一定實用價值。但本設(shè)計仍有改進的余地，例如：可用變壓器或 MAX232 等電平變換芯片進一步提高超聲波發(fā)射換能器的輸入電壓，使得測量距離更遠，性能更穩(wěn)定，對環(huán)境的適應(yīng)性更高。6. 參考資料[1]（第六版）.高等教育出版社,2022.[2] 壓電陶瓷超聲傳感器規(guī)格書.
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