【正文】 下 : NAME CS_T ?PR? CS_T? CS_T SEGMENT CODE PUBLIC CS_T RSEG ?PR?CS_T?CS_T CS_T: PUSH ACC MOV THO,00H MOV TL0,OOH MOV A, 4D SETB TR0 CST_1: CPL NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ ACC,CS_T1 POP ACC RET END 襄樊學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 第 頁 19 根據電路需求，需要接收放大電路滿足以下要求 : (1)將微弱信號放大 。往往這個錯誤的頻率會比預期的值偏低，比如 :程序原本要產生一個 40kHz 的信號，實際單片機只能產生一個20kHz 左右的信號。中斷服務不能過長，如果過長，單片機在前一個中斷服務程序還沒執(zhí)行 完之前，又會有下一個中斷產生。本方案就是采用單片機軟件產生。 兩個暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間分別為 : 1)1( CRRt Wa?? (314) 1)2( CRRt Wb?? (315) 振蕩周期 T為 : 1)21( CRRRttT W????? （ 316） 占空比為 : WWaRRR RRTtD ?? ??? 21 11 （ 317） 其中 WbWaW RRR ?? 該電路通過調節(jié)可變電阻 Rw，可實現調節(jié)占空比的大小。當電容充電電壓32 DDc Vu ? 時，定時器輸出變?yōu)榈碗娖?，放電?T 導通，電容 C1 開始放電，放電回路為 : ???? WbRDRC 221 放電管 ?T 地，放電時間常 數 1)2(2 CRR Wb??? 。電源編對電容充電，充電回路為 : ????? 111 CDRRV WaDD 地。由 555芯片組成的振蕩電路外圍元件少，電路簡單，振蕩頻率可調，占空比可調，采用 555 構成的振蕩電路原理圖如圖 [14]。在超聲測距中，一般采用 40kHz 的信號。 。當加載在超聲波傳感器的兩端的信號頻率與其固有頻率為同一頻率時，發(fā)生共振，電能可以高效率的轉化為機械機械能。 當 Q3 導通時 )( mAIcs ?? a, E4 單獨作用時 )( mAI ???? b. E5 單獨作用時 )( mAI ???? 由上 面兩式可得： )( mAIIIb ??? 于是 mAmAII bc 6)(1 7 633 ???? ? 所以，根據所選參數，三極管 Q3 可以處于深度飽和導通。 當 Q2導通時 a、 E3 單獨作用時 )( 1 mAI ???? b、 E2 單獨作用時 )(1 4 0 0 2 mAI ????? 由上面兩式可得 : )( mAIIIb ??? 于是 mAmAII bc )(1 5 622 ???? ? 所以，根據所選參數，三極管 Q2可以處于深度飽和導通。 當 Q1導通時 )( mAI cs ??? a、 E1 單獨作用時 )(115 1 mAI ??? b、 A 點電壓單獨作用時 )( 2 mAI ??? 襄樊學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 第 頁 15 由上面兩式可得， )( mAIIIb ??? 于是 mAmAII bc )(1 1 511 ???? ? 所以，根據所選參數，三極管的 Q1 可以深度飽和導通。當 bsc UE ?? ， cesc UE ?? ， bsb UE ?? ，cc RRR ????? 時，則上式可近似為 : cbb E RER ?? (313) 這是選擇 Rb的另一個條件。因此 bbbsbbsc b occRbRbs R EURR UIREIII ??? ????? (310) 0?? ccesccsbscbs R UEIII ???? (311) 從上式可知， Rb 、 |Ec|越大， |Eb|、 R越小，三極管飽和較深。而另一個三極管是工作在截止狀態(tài)，但集電極仍有一小電流 Icbo，因此導通三極管基極部分的電流如圖 所示。對硅管而言， Icbo很小 ( A)可以忽略不計。設晶體管臨界截止的基極電壓為 Uboc，則保證晶體管截比的基極電壓 Ubo≤ Uboc，則 襄樊學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 第 頁 13 b o cbc b obbbb bc e sb UEIRR RRRRR EUU ???????0 (37) bocb bc b obbcesbo URR RRIRERUU ?? ??? (38) 從式 38 可以看出 :Rb 、 |Uces|越小， |Eb| R 越大，基極和發(fā)射極之間反向偏電壓降越大，三極管截止越深 。由于導通晶體管飽和，導通管 集、射極之間的管壓降可以用電壓 Uces(三極管的集電極飽和電壓降 )來等效。 超聲波發(fā)射電路 要電路能正常工作，就要求在沒有加任何外加信號時，觸發(fā)器截止的晶體管能可靠地截止，導通的晶體管能可靠的飽和 [13]。 發(fā)射部分的點脈沖電壓很高，但是由障礙物回波引起的壓電晶片產生的射頻電壓不過 幾十毫伏，要對這樣小的信號進行處理就必須放大到一定的幅度。電阻大時阻尼小，發(fā)射強度大，儀器分辨率低，適宜于探測厚度大，對分辨力要求不高的試件。同時，發(fā)射電路中的阻尼電阻決定了電路的阻尼情況。但是，每一支實際的發(fā)射傳感器有其工作電壓的極限值，即當工作電壓超過了這個極限值之后，會對傳感器的內部襄樊學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 第 頁 12 電路造成不可恢復的損害。電路頻率的選擇應該滿足發(fā)射傳感器的固有頻率 40kHz，這樣才能使其工作在諧振頻率，達到最優(yōu)的特性。在非調諧式電路中沒有調諧元件，發(fā)射出的超聲頻率主要由壓電晶片的固有參數決定，頻帶較寬。 中心頻率 kHZ140? kHZ140? 靈敏度 聲壓 0. 02 m P a )( 0dBm in 11 5dB ? )/10m in(70 ba rVdBdB ??? 指向性 ?75 ?80 容量 Pf%152500? Pf%251100? 最低使用溫度 C??40 C??40 最高使用溫度 C?85 C?85 最小探測距離 最大探測距離 10m 10m 分辨率 9mm 9mm 最大輸入電壓 20Vpp連續(xù)信號 表 31 傳感器特性參數 發(fā)射電路通常有調諧式和非 調諧式。如果需要更高頻率的超聲探頭，比如幾百 赫茲或者幾兆赫茲的頻率，就需要到專業(yè)經營超聲產品的廠商去購買或者定制。 單片機讀得時間值 。 超聲波信號被超聲波接收換能器 R 收到，并超聲波接收換能器 R的輸出信號為 f3, f3 通過 4級選頻放大器和 4級門限電路后，其輸出信號為 f7。 f2 被施加于超聲波發(fā)射換能器 T 上，這時超聲波發(fā)射換能器 T發(fā)出超聲波信號 。 系統的設計及器件的選擇也正是在這個基礎上進行的，系統結構如圖 所示 圖 超聲波測距硬件電路圖 超聲波測距系統的具體工作過程計劃如下 : 由單片機發(fā)出 40kHz 的脈沖串 。如 :在溫度 T=0℃時， v=。 圖 波測距原理圖 超聲波測距原理如圖 ，圖中被測距離為 H，兩探頭中心距離的一半用 M表示，超聲波單程所走過的距離用 L 表示 ，由圖中關系可得 : ?cos??LH (31) )( HMrctg?? ? (32) 將（ 32）式代入（ 31）式可得： )](c o s [ HMrctgLH ??? （ 33） 在整個傳播過程中，超聲波所走過的距離為 : tvL ??2 （ 34） 式中 V 為超聲波的傳播速度， t 為傳播時間，即為超聲波從發(fā)射到接收的時間。本章將介紹超聲波測距系統的硬件設計及軟件設計，并對整個超聲波測距系統的各個功能部分給出了具體的設計和說明。 襄樊學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 第 頁 9 第三章 超聲波測距系統的原理與設計 在上一章中，我們己經知道超聲波的基本特性和超聲波傳感器的工作原理。它是一種非破壞性的材料實驗方法，即不需破壞被檢材料或工件就能探測其內部的各種缺陷 (如裂紋、氣泡、夾雜物等 )的大小、形狀和分布狀況以及測定材料性質。 利用超聲波除了可以測量距離、液位高度以外，還可以用于超聲探 傷。超聲檢測設備還具有結構簡單，成本低廉的優(yōu)點，有利于工程實際使用。 超聲 波測量在國防、航空航天、電力、石油化工、機械、材料等眾多領域具有廣泛的作用，它不但可以保證產品質量、保障安全，還可起到節(jié)約能源、降低成本的作用。還可利用超聲波檢漏、測量液位、粘度、硬度和溫度等。若將超聲波作為載波傳送某些信號，則可制成水中電話，水中遙測儀等，以進行水中通信。利襄樊學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 第 頁 8 用超聲波的衰減特性，可以研究或測量材料的物理性質。在人體中則可以協助臨床診斷疾病 (如肝膿腫、腫瘤、膽結石等 )和探測胎兒等。當超聲波以脈沖形式在介質中傳播時，利用反射這一性質，在金屬、非金屬中用來探測缺陷的位置和性質，從而對鋼板、鍛件、焊縫、混凝土、人造石磨等進行探傷檢驗 。利用超聲波檢測往往比較迅速，方便，易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，主要應用于倒車雷達、建筑施工工地以及一些工業(yè)現場，例如 :液位、井深、管道長度等場合。超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸的基本物理特性一反射、折射、干涉、衍射、散射。金屬網也是起保護作用的，但不影響發(fā)射與接收超聲波。設換能器在空載 (Rm=0)和有載 (Rm=Rl)時的 Q 值分別襄樊學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 第 頁 7 為 Qm0 、 Qm‘ 則 00000 1 RCRLQmmm ?? ?? (212) )( 1 10010 0 RRCRRLmQ mm ???? ?? (213) 000 RCQeo ?? (214) )( 1000 RRCQe ?? ?