超声波测距数字电路实验装置的设计

《超声波测距数字电路实验装置的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com堡Q=墅实验技术与管理第24卷第7期2007年7月CNll一2O34／TExperimentalTechnologyandManagementVo1．24No．7Ju1．2007超声波测距数字电路实验装置的设计晁沛荫，郭宏，王晓玲，朱昊(1．清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京100084；2．北京机械工业学院电子信息工程系，北京100085)摘要：该文设计了一种超声波测距数字电路实验装置，使用非单片机的方法设计了一个完整的超声波测距电路，包括超声波发

2、射电路、接收整形电路、时钟电路、计数和显示电路。其中发射电路采用晶体振荡和超声波传感器2种方法，可以提高发射频率的稳定性及系统工作的准确性。关键词：超声测距；实验装置；晶体振荡；频率稳定性中图分类号：G642．423；TB551文献标识码：B文章编号：1002-4956(2007)07—0059．02DesignontheexperimentdeviceofultrasonictelemeterdigitalcircuitCHAOPei—yin，GUOHong，WANGXiaoling，ZHUHao(1．St

3、ateKeyLaboratoryofPrecisionMeasurementTechnologyandInstruments，TsinghuaUniversity；2．BeijingIn—formationScienceUniversity，Beijing100084，China)Abstract：ThispaperdesignedafullcircuitofultrasonictelemeterwithoutSCM，whichincludesthesendingcircuit，inceptcircuit，c

4、lockcircuit，countingandshowingcircuit．Thesendingcircuitusedtwomethods：crystalsurgeandultrasonicsensor，whichCanimprovethestabilityofthesendingphaseandtheveracityofthewholesystem．Keywords：ultrasonictelemeter；experimentdevice；crystalsurge；frequencystability近年来

5、，由于导航系统、工业机器人的自动测因此超声波测距作为非接触检测手段，越来越距、机械加工自动化等方面的需要，自动测距变得受到人们的重视。十分重要。与同类测距方法相比，超声波方法在以超声波测距有着广泛的应用范围，而且其典型下几方面具有明显的优势：电路已用于本科阶段电工电子课程的重点教学内(1)相对于声波，超声波具有定向性好、能量容，因此这一题目非常适合作为本科生的一个综合集中、在传输过程中的衰减较小、反射能力较强等性、针对性的电路实验，对提高学生分析问题和解优势；决问题以及实际动手能力有着很大的作用。(2)相对于

6、光学方法，超声波的波速小，可以1超声波测距系统的工作原理直接测量较近目标的距离，纵向分辨率较高；对色彩、光照度、电磁场不敏感，适应范围广及环境恶由于超声波在空气中所传播的速度是一定的，劣的场所，特别是在海洋勘测方面具有独特的因此，利用反射式超声波测距时，只要测出超声波优点；从发射到反射回的传播时间，便可计算出距离，即(3)超声波传感器结构简单，体积小，费用1d=t。是声音传播的速度，t是被测的时间。低，信息处理简单可靠，易于小型化与集成化。超声波测距的系统框图如图1所示。它由时钟收稿日期：2006—08—16

7、电路、微分及整形电路、超声波发射电路、超声波作者简介：晁沛荫(1984一)，女，河南省许昌市人，清华大学O2接收放大电路、Rs触发器、计数与显示电路组成。级本科生通讯作者：郭宏(I96O一)，男，北京市人，高级实验师，主要研接通电源后，74LS123发出一个400s的振荡信究方向为光电技术及光学仪器．号，和40kHz的脉冲信号相与，使超声波发射器维普资讯http://www.cqvip.com实验技术与管理每次发出的超声波包含0．4msx40kHz=16个脉冲信号。同时，74I_5123的13管脚发出的信号+

8、5V(与4管脚的振荡信号反相)使触发器置位，Q端输出高电平“1”，与时钟电路发出的脉冲相与，输人计数器的“countup”端，使计数器开始计数。当超声波被反射物发射回来时，接收器将其转换为电信号，并经过放大整形，与74LS123发出的图240kHz晶振电路盲区低电平信号相与后输人触发器的s端，使触发2．2超声波传感器器复位，Q端变为低电平，计数器停止计数，显示超声波传感器的内部有一个压电晶体，因此可