基于超聲波傳感器的障礙物檢測課程設(shè)計報告-在線瀏覽
2024-10-28 20:04本頁面
【正文】 收電路輸入端輸入低電平信號時，超聲波回波接 收電路輸出端能輸出高電平信號。超聲波發(fā)射電路包括升壓激勵模塊。在本次應(yīng)用 Multisim10 軟件仿真實驗過程中我們用 555 定時器產(chǎn)生了 0~5V 的方波激勵 信號，并通過升壓激勵電路最終能輸出 VPP=100V~150V， f=40KHZ 的一個激勵信號。當(dāng)在超聲波回波接收電路輸入端輸入低電平信號時，超聲波回波接收電路輸出端能輸出高電平信號。超聲波發(fā)射與回波接收電路如圖 3 所示 (畫出一路，其他三路與該路一樣 )。1． 0)kHz， 3 dB 帶寬 1 kHz。 CD4052 是雙路四選一模擬開關(guān)，單片機的 P3． 4 和 P3． 5 端口輸出選通信號，單片機的 P3． 3端口輸出一串 40 kHz 的脈沖電壓，通過 CD4052 的 X 路加到選通的開關(guān)三極管Q1 基極，經(jīng)脈沖變壓器 T1 升壓至 100 VPP 左右，驅(qū)動超聲波傳感器 EFR40RS發(fā)射超聲波。反射回的超聲波經(jīng)原收發(fā)一體封閉型超聲波傳感器變成毫伏級的一串脈沖電信號。 VD1 和 VD2 二極管也截止，所以回波電信號經(jīng) R1 和 C1，通過 CD4052 的 Y 路送到超聲波電信號放大與整形電路。 555 定時器 555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。 555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 ~16V 工作， 7555可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、 CMOS 或者模擬電路電平兼容。定時器的觸發(fā)輸入端（ 2 腳）和閥值輸入端（ 6 腳）與電容相連；集電極開路輸出端（ 7 腳）接 R R2 相連處，用以控制電容 C 的充、放電；外界控制輸入端（ 5 腳）通過 電容接地。同時，集電極輸出端（ 7 腳）對地斷開，電源 Vcc 對電容 C 充電，電路進入暫穩(wěn)態(tài) I，此后，電路周而復(fù)始地產(chǎn)生周期性的輸出脈沖。暫穩(wěn)態(tài) Ⅰ 的維持時間，即輸出 Vo 的正向脈沖寬度T1≈(R1+R2)C；暫穩(wěn)態(tài) Ⅱ 的維持時間，即輸出 Vo 的負向脈沖寬度 T2≈0 .7R2C。正向脈沖寬度T1 與振蕩周期 T 之比稱矩形波的 占空比Ｄ ，由上述條件可得 D=（ R1+R2） /（ R1+2R2），若使 R2R1，則 D≈1/2，即輸出信號的正負向脈沖寬度相等的 矩形波（ 方波 ） 。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。它提供兩個基準(zhǔn)電壓 VCC /3 和 2VCC /3。如圖 4 所示。這樣，只有當(dāng)前一個振蕩器輸出高電平時，才驅(qū)動后一個振蕩器振蕩 ,揚聲器發(fā)聲；而前一個振蕩器輸出低電平時，導(dǎo)致后面振蕩器復(fù)位并停止震蕩 ,此時揚聲器無音頻輸出。 B． 電壓 —— 頻率轉(zhuǎn)換器： 由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器中，若定時器控制輸入端（ 5 腳）不經(jīng)電容接地，而是外加一個可變的電壓源，則通過調(diào)節(jié)該電壓源的值，可以改變定時器觸發(fā)電位和閥值電位的大小。這樣，多諧振蕩器就實現(xiàn)了將輸入電壓大小轉(zhuǎn)換成輸出頻率高低的電壓 — 頻率轉(zhuǎn)換器的功能。本次試驗中 采用無限增益多路反饋型濾波電路，它是一個由賦以多路反饋的理論上具有無限增益的運算放大器構(gòu)成的濾波電路。無限增益多路反饋二階 低 通 濾波器參數(shù)如公式（ 1）。根據(jù)超聲波傳感器相關(guān)資料我們了解到，超聲波傳感器的工作電壓是在100V~150V，在本次仿真實驗中，我們利用一個 2nF 的電容代替超聲波傳感器，因此，我們需要在電容的一端輸出 100V~150V 的電壓值，以滿足實際超聲波傳感器工作需要。其次，由于設(shè)計需要，我們需要將該信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻品讲ㄐ盘枴? 當(dāng)在超聲波發(fā)射電路輸入端利用 555 定時器方波發(fā)生器輸入 VPP=5V，Vmin=0V 的方波信號時，超聲波發(fā)射電路通過變壓器升壓使輸出端 能輸出VPP=100V~150V， f=40KHZ 的
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