【正文】 離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物體位置測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。超聲波傳感器可廣泛應(yīng)用于非接觸式檢測(cè)方法，它不受光線(xiàn) 和電磁場(chǎng) 、被測(cè)物顏色等影響，對(duì)惡劣的工作環(huán)境具有一定的適應(yīng)能力，因此在水文液位測(cè)量、車(chē)輛自動(dòng)導(dǎo)航、物體識(shí)別等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 2） 超聲波可傳遞很強(qiáng)的能量且超聲波在傳播時(shí)方向性強(qiáng)，能量易于集中。 4） 超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，超聲波與傳聲媒質(zhì)的相互作用適中，易于攜帶有關(guān)傳聲媒質(zhì)狀態(tài)的信息（診斷或?qū)髀暶劫|(zhì)產(chǎn)生效應(yīng)）。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 5 頁(yè) 4 超聲波控制系統(tǒng) 各部分電路的說(shuō)明 編碼解碼芯片 PT2262/PT2272簡(jiǎn)介 PT2262/2272是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種 CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路， PT2262/2272最多可有 12位 (A0A11)三態(tài)地址端管腳 (懸空，接高電平，接低電平 )，任意 組合可提供 531441地址碼， PT2262最多可有 6位 (D0D5)數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17腳串行輸出，可用于 超聲波 發(fā)射電路。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，PT2262不接通電源，其 17腳為低電平，所以 38KHz的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)， PT2262得電工作，其第 17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng) 17腳為高電平期間38KHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng) 17腳為低平期間 40KHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射 電路完全受 控于 PT2262的 17腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ ASK調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為 100％的調(diào)幅。 編碼器 PT2262發(fā)送的編碼信號(hào)是由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、 同步碼組成的一個(gè)完整碼字，最多可以有 12位 (A0Al1)三態(tài)地址端引腳 (懸空、高電平、低電平 )，任意組合可提供531441個(gè)地址碼。每組字碼有 l2位 A／ D碼，每個(gè) A／ D位是由 2個(gè)脈沖表示： 2個(gè)窄脈沖則表示 ?0 ； 2個(gè)寬脈沖表示 “1”； 1個(gè)窄脈沖和一個(gè)寬脈沖表示 “F”，即地址碼 “懸空 ”；除此之外，每組字碼之間還有一個(gè)同步碼隔開(kāi)，所以每組字碼共計(jì)有25個(gè)寬度不同的脈沖。 A6／ DS~A1l／ D0 為地址或數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為 “1”即有編碼發(fā)出，取決于接收端的譯碼器。作為地址輸入時(shí)，可編成 “1”、 “0”和開(kāi)路 3種狀態(tài)；作為數(shù)據(jù)輸入時(shí)，可編成 “1”和 “0”兩種狀態(tài)。 OSC1 振蕩電阻輸 入端，外接振蕩電阻器，決定電路時(shí)鐘頻率。由各地址、數(shù)據(jù)的不同狀態(tài)而決定的各位編碼由此腳串行輸出。要使載波頻率為 38 kHz，則應(yīng)選擇振蕩電阻 (430 470 Q)使振蕩頻率為載波頻率的 2倍 (即 76 kHz)。該芯片內(nèi)部有地址解碼、振蕩 和系統(tǒng)定時(shí)、數(shù)據(jù)檢測(cè)、同步檢測(cè)、控制邏輯、譯碼邏輯電路。解碼芯片 PT2272將數(shù)據(jù)輸入端接收到的信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部電路解碼辨識(shí)確認(rèn)。否則，解碼芯片不解碼，繼電器電路不響應(yīng)，開(kāi)關(guān)電路保持原有的工作狀態(tài)不變。 Vcc 電源正端（＋） Vss 電源負(fù)端（－） DIN 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來(lái)自接收模塊輸出端 OSC1 振蕩電阻輸入端，與 OSC2所接電阻決定振蕩頻率； OSC2 振蕩電阻振蕩器輸出端； VT 17 解碼 有效確認(rèn) 輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)） 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 8 頁(yè) 編碼發(fā)射電路 圖 超聲波編碼發(fā)射電路 如圖 所示是 40kHZ 超聲波發(fā)射電路，其工作原理如下：通過(guò)觸發(fā)按鍵 K1K4鍵入所要控制的系統(tǒng)或數(shù)據(jù)，送到 PT2262，經(jīng) PT2262 編碼以后，由 Dout 端發(fā)出。 T4016 是 放大器的負(fù)載 元件， 對(duì)于電路來(lái)說(shuō)又是輸出換能器。 編碼電路工作原理 編碼電路主要是對(duì)控制信號(hào)以及地址進(jìn)行編碼，設(shè)置地址碼的原則是：同一個(gè)系統(tǒng)地址碼必須一致；不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分。PT2262/2272 是一對(duì)帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的紅外遙控發(fā)射 /接收芯片。 在通常使用中，我們一般采用 8 位地址碼和 4 位數(shù)據(jù)碼，這時(shí)編碼電路 PT2262 和解碼 PT2272 的第 1～ 8 腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)， 3 的 8 次方為 6561，所以地址編碼不重復(fù)度為 6561 組，只有發(fā)射端 PT2262 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 9 頁(yè) 和接收端 PT2272 的地址編碼完全相同，才能配對(duì)使用。由各地址、數(shù)據(jù)的不同連接 狀態(tài)決定，編碼從輸出端 Dout 輸出，通過(guò) 超聲波傳感器 發(fā)射出 去。 圖 PT2262編碼時(shí)序圖 Dout輸出的編碼信號(hào)是調(diào)制在 40kHz載波上的， OSC OSC2外接的電阻決定載頻頻率。因?yàn)榉墙佑| 發(fā)射的特點(diǎn)，第一組字碼非常容 易受零電平干擾，往往會(huì)產(chǎn)生誤碼，所以程序可以丟棄處理。 以超聲波作為信息傳輸手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。 如果采用成品發(fā)射、接收 (組件 )模塊來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品 ,則整個(gè)電路的設(shè)計(jì)和制作將更為方便可靠 ,可達(dá)到事半功倍。 超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類(lèi)。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 10 頁(yè) 器，它可以將電能 轉(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電信號(hào) ，所以它可以分成發(fā)送器或接收器。 T40 系列超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)工作的傳感器，通常我們又稱(chēng)之為換能器。其外形和符號(hào)如圖 所示。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。 圖 超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 超聲波傳感器 的核心是其塑料外殼或者金屬外 中 殼 的一塊壓電晶片。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能是不 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 11 頁(yè) 同的，我們使用前必須預(yù)先了解它的性能。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。 （ 2）工作溫度。 （ 3）靈敏度。 接收解碼電路 圖 超聲波接收譯碼電路如圖 所示，超聲波換能器 R4016 諧振頻率為 40kHZ，經(jīng)R4016 選頻后，將 40kHZ 以外的干擾信號(hào)衰減，只有諧振于 40kHZ 的有用信號(hào)（發(fā)射機(jī)信號(hào)）送入 VT1 高通放大器放大，然后將信號(hào)送到 PT2272 的 DIN 端，經(jīng)過(guò) PT2272的解碼后，將控制信號(hào)送到所要控制的系統(tǒng)，中間信號(hào)還要經(jīng)過(guò)電路對(duì)信號(hào)的進(jìn)一步處理。 如果壓電晶片兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。因此，超聲波的發(fā)射和接收一般不加區(qū)別，大部分可以互換。本設(shè)計(jì)采用的超聲波接收傳感器是超聲波傳感器型號(hào)是 R4016。 解碼原理 在超聲波無(wú)線(xiàn)控制系統(tǒng)的接收端采用 PT2272對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，去 40kHz的載波信號(hào)，得到超聲波輸入信號(hào)的包絡(luò) 調(diào)制信號(hào)。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 13 頁(yè) 5 電源設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)需要需要用 直流穩(wěn)壓電源 ，本設(shè)計(jì)所用的直流電源是由電網(wǎng)提供的交流電經(jīng)過(guò)整流、濾波和穩(wěn)壓以后得到的。 圖 直流穩(wěn)壓電源組成框圖和整流穩(wěn)壓過(guò)程 直流穩(wěn)壓電源的工作原理：由于各種電子設(shè)備所需要直流電壓的幅值各 不相同，因此需要先將電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)電源變壓器，然后將變換以后的二次電壓再去整流、濾波和穩(wěn)壓。濾波器 主要由電容、電感等儲(chǔ)能元件組成。經(jīng)過(guò)濾波電路的處理輸出的已經(jīng)是直流電壓，但是，當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，濾波器輸出的直流電壓的幅值也將隨之發(fā)生變化，在要求較高的電子設(shè)備中，這種情況是不允許出現(xiàn)的，會(huì)對(duì)電子電路和元器件造成損害，也影響電 子電路工作的穩(wěn)定性，所以還要加上穩(wěn)壓電路。這部分比較簡(jiǎn)單，不再多述。人類(lèi)也是依靠自己的聰明才智不斷開(kāi)發(fā)利用這些資源，加上人類(lèi)的創(chuàng)造形成了各種各樣的知識(shí)財(cái)富，超聲波 非接觸 控制就是其中的一種。本文主要應(yīng)用超聲波通信實(shí)現(xiàn) 非接觸控制，主要應(yīng)用于室內(nèi)照明、系統(tǒng)控制等 。 通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì) 模電、數(shù)電、超聲波、編譯碼芯片 等有了更進(jìn)一步的了解，對(duì)無(wú)線(xiàn)通信以及程序設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)等有了更深的認(rèn)識(shí)，使自己又有了新的收獲，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的深入進(jìn)行中，使自己知識(shí)有了升華與提高?？简?yàn)了自己的細(xì)心和耐心。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 16 頁(yè) 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 帶我 來(lái)到了本科四年 學(xué)習(xí)生涯的終點(diǎn)，一個(gè)嶄新的明天在向我 招手。 經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以 想象 的。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 17 頁(yè) 參考文 獻(xiàn) [1] 揚(yáng)素行 .模擬電子技術(shù)簡(jiǎn)靜教材 ,第二版 [M].電子工業(yè)出版社， 2021： 300317. 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