【正文】 這就是AGC的整個(gè)控制過程，即隨著輸入信號(hào)強(qiáng)度的不斷增大，AGC將歷經(jīng)失控、開始起控、進(jìn)入飽和、再次失控的控制過程。由圖2可以看出，的大小取決于R7的阻值和集電極電流的大小。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)留有一定的余量。AGC時(shí)間常數(shù)的調(diào)整可以通過改變的容值來實(shí)現(xiàn)。輸入信號(hào)增大時(shí)，9018的基極瞬時(shí)電流也增大，相應(yīng)的集電極電流也跟著增大，從而R7兩端的瞬時(shí)壓降也增大，則集電極瞬時(shí)電壓減小，經(jīng)濾波后得到的也相應(yīng)減??；同樣，輸入信號(hào)減小時(shí)，VAGC則會(huì)增大，即與輸入信號(hào)的強(qiáng)度成反比，符合AGC電壓反向控制要求。 AGC電路工作原理 選用AD603作為主放大器，兩片AD603采用順序級(jí)聯(lián)形式，充分發(fā)揮每一片AD603的增益控制功能。圖1中的“滑動(dòng)臂”從左到右是可以連接移動(dòng)的。該集成電路可應(yīng)用于射頻自動(dòng)增益放大器、視頻增益控制、A/D轉(zhuǎn)換量程擴(kuò)展和信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，　 AD603內(nèi)部原理簡(jiǎn)化框圖 AD603引腳圖AD603引腳功能：GPOS 增益控制輸入“高”電壓端（正電壓控制）GNEG 增益控制輸入“低”電壓端（負(fù)電壓控制）VINP 運(yùn)放輸入COMM 運(yùn)放公共端FDBX 反饋端VNEG 負(fù)電源輸入VOUT 運(yùn)放輸入VPOS 正電源輸入AD603由無源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益放大器三部分組成?？刂齐娐肪褪茿GC直流電壓的產(chǎn)生部分，被控電路的功能是按照控制電路所產(chǎn)生的變化著的控制電壓來改變接收機(jī)的增益。為了提高超聲波測(cè)距范圍，需要對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行變?cè)鲆娣糯?，以滿足后續(xù)信號(hào)處理的需要。此通道和3位驅(qū)動(dòng)器稱為段控制通道。本實(shí)驗(yàn)采用共陽接法的74LS273 BCD七段顯示譯碼器。LED數(shù)碼管要顯示BCD碼所表示的十進(jìn)制數(shù)字就需要有一個(gè)專門的譯碼器，有些譯碼器不但要完成譯碼功能，還帶有驅(qū)動(dòng)電路以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管工作。 0 0 0 00 1 0 067110 0 1 0 0 1 01 1 0 023110 1 0 1 0 0 00 0 0 1 f b 共陽LED七段數(shù)碼管外引線排列 74LS273 BCD七段顯示譯碼器功能表十進(jìn)制功 LED數(shù)碼管 LED由Light Emiting Dcode三個(gè)單詞的首字母組成，是半導(dǎo)體發(fā)光二極管的簡(jiǎn)稱。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如選擇12MHz晶振，則= 上電＋按鍵復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，單片機(jī)系統(tǒng)在上電啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位。利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳XTALI和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路， 內(nèi)部時(shí)鐘電路外接晶振時(shí)，C1和C2的值通常選擇為30PF左右；C1和C2對(duì)頻率有微調(diào)作用。 振蕩器的時(shí)鐘電路 單片機(jī)工作是在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下，一拍一拍的地進(jìn)行的，這個(gè)脈沖是單片機(jī)控制器中的時(shí)序電路發(fā)出的。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。可編程串行通道128*8位內(nèi)部RAM壽命：1000寫/擦循環(huán)由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。置位和復(fù)位與時(shí)鐘無關(guān)，而分別由置位或復(fù)位上的高電平完成。CD4013引腳功能符號(hào)： 數(shù)據(jù)端輸入 正電源 時(shí)鐘輸入端 地 原碼輸出端 原碼輸出端 反碼輸出端 反碼輸出端 直接置位端 直接置位端： CD4013引腳圖CD4013由兩個(gè)相同的、相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。開/關(guān)機(jī)電路的核心器件是一個(gè)D型觸發(fā)器，型號(hào)為CD4013。 上升時(shí)的閾值電壓稱為正向閾值電壓，下降時(shí)的閾值電壓稱為負(fù)向閾值電壓,它們之間的差值稱為回差電壓。 （2）施密特觸發(fā)器的工作特點(diǎn)：輸入信號(hào)從低電平上升的過程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電平，與輸入信號(hào)從高電平下降過程中對(duì)應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換電平不同。： CD4069 引腳圖片 引腳功能符號(hào): 1A～6A：數(shù)據(jù)輸入端；1Y～6Y:數(shù)據(jù)輸出端；VCC:正電源；GND:地。用雙列式塑封裝（14引腳）。 放大電路 波形轉(zhuǎn)換電路由前面的分析我們知道，濾波放大之后的信號(hào)是正弦信號(hào)，但是單片機(jī)接收到的應(yīng)該是可以識(shí)別的矩形波信號(hào)。電壓放大倍數(shù)的公式為：AF=1+ （）其中RF為反饋電阻，R為反向輸入電阻。LM741功能介紹：可在+5+8V范圍內(nèi)選用具有很高的輸入共模、差模電壓；內(nèi)含頻率補(bǔ)償和過載、短路保護(hù)電路；可通過外接電位器進(jìn)行調(diào)零特點(diǎn)：高輸入阻抗，很小的輸入電流和電源電流，低噪聲，內(nèi)部設(shè)失調(diào)電壓調(diào)節(jié)，具有較寬的通頻帶。超聲接收探頭接收到由發(fā)射端發(fā)射出的40KHz的脈沖信號(hào)實(shí)際在傳輸過程中已經(jīng)發(fā)生了大幅度的衰減，所以接受端接收到的脈沖信號(hào)經(jīng)過濾波器過濾之后都要進(jìn)行放大，從而到達(dá)到波形轉(zhuǎn)換電路所設(shè)定的閾值電壓，經(jīng)過整形電路的整形之后才能傳輸?shù)介T控電路之中，使門控電路識(shí)別到經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到的矩形脈沖信號(hào)，從而最終象單片機(jī)發(fā)出中斷信號(hào)，使單片機(jī)控制外圍發(fā)射電路停止發(fā)送脈沖，達(dá)到較為準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)效果。再將所求得的這些參數(shù)代入式（）可得Kp=2Kf=8。 ⑷品質(zhì)因數(shù) 值 帶通濾波器中心頻率 與帶寬 之比稱為濾波器的品質(zhì)因數(shù)，又稱 值，即 Q = ()值越高，濾波器的頻率選擇性越好。這里采用壓控電壓源型的帶通濾波器，把中心頻率定為超聲波的發(fā)射頻率40kHz，這樣其他頻率的波就不會(huì)通過,探頭接收到的波形就比較理想。由于平時(shí)非門的3腳由下拉電阻R3將其3腳的電位拉為低電平，經(jīng)過兩級(jí)非門后輸入與非門另外一端子的信號(hào)仍為低電平，這時(shí)40kHz的超聲波振蕩信號(hào)無法通過與非門使超聲波發(fā)生器LABAL起振，設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)。門控電路由RS觸發(fā)器完成，RS觸發(fā)器用CD4013中的一個(gè)D觸發(fā)器完成。本設(shè)計(jì)中是用單片機(jī)來控制發(fā)射電路的輸出頻率，產(chǎn)生40kHz的超聲波，而單片機(jī)產(chǎn)生的超聲波不能一直發(fā)射，一次只發(fā)射10個(gè)脈沖串，因?yàn)橐R(shí)別接收回來的超聲波信號(hào)，就必須在接收時(shí)保證探頭此時(shí)不在發(fā)射狀態(tài)，而是處在等待狀態(tài)。如MA200AI，中心頻率高達(dá)200kHz，其方向性強(qiáng)，可進(jìn)行高分辨率測(cè)量。寬帶傳感器具有兩個(gè)諧振頻率，其頻率特性就相當(dāng)于兩種傳感器的組合。外引線底座內(nèi)引線結(jié)合軸吸聲片減振器壓電組件錐狀諧振子波速整形板 超聲換能器結(jié)構(gòu)原理圖 超聲波換能器的類型經(jīng)過調(diào)研得出：市場(chǎng)上常見超聲波傳感器可分為通用型、寬頻帶型、密封型、高頻型四種。兩芯片之間，芯片與金屬蓋板之間通常夾以薄黃銅片()，作為焊接電極引線用，芯片，電極銅片用強(qiáng)力膠(例如環(huán)氧樹脂)膠合。是一個(gè)超聲換能器，具有重量輕、體積小、能量大的特點(diǎn) 。本文所研究的超聲測(cè)距換能器實(shí)際上是一種極近距離內(nèi)的雷達(dá)，其工作機(jī)理是依據(jù)壓電材料的正逆壓電效應(yīng)。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。而且，頻率越高，衰減系數(shù)越大，傳播的距離也越短。為衰減系數(shù)。 聲波的描述方程與電磁波是類似的: A(t)=A(x)cos(wt+kx) ()上式中，A(x)為振幅,ω為傳播角頻率,t為傳播時(shí)間,x為傳播距離,k=2π/λ為波數(shù)，λ為聲波波長(zhǎng)。聲波的衰減主要分為以下三種主要類型:吸收衰減、散射衰減和擴(kuò)散衰減。當(dāng)已知現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度為T時(shí)，用公式()即可確定超聲波的傳播速度v： v＝ 十 （）由式()可看出,溫度對(duì)聲速的影響較大,會(huì)帶來測(cè)量誤差。因此發(fā)射脈沖的時(shí)間太長(zhǎng)不行，否則會(huì)在這段時(shí)間內(nèi)不能接收；時(shí)間太短也不行，會(huì)使發(fā)射的超聲波能量不夠。聲波在標(biāo)準(zhǔn)氣壓下15℃ 的傳播速度為34lm/s，341／=10kHz，N個(gè)周期所測(cè)的距離為N。二是門控信號(hào)頻率， 經(jīng)驗(yàn)設(shè)為2kHz。計(jì)算不同溫度時(shí)空氣中的聲速可用下式： （）式中：C0= m/s ；T0= K所以波速在本設(shè)計(jì)中相當(dāng)于是已知的，所以只要測(cè)出傳輸?shù)臅r(shí)間就可以算出距離來。t — 超聲波從探頭發(fā)射到探頭接收到超聲波所用的時(shí)間。本設(shè)計(jì)構(gòu)思利用脈沖回波法測(cè)量距離的原理來設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距裝置。目前，超聲波作為一種信息載體，它已在工業(yè)檢測(cè)、海洋探查與開發(fā)、無損評(píng)價(jià)與檢測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷、地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測(cè)及微電子學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著不可取代的獨(dú)特的作用?？v向分辨率高d). 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，費(fèi)用低，信息處理簡(jiǎn)單可靠，易于小型化和集成化e). 超聲波因其波長(zhǎng)短，束射性強(qiáng)而易于控制f). 超聲波具有波動(dòng)性和能量二重性通過與紅外線技術(shù)及光電技術(shù)和激光技術(shù)等