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超声波测距系统中单片机的应用

作者:时间:2011-06-30来源:网络收藏

  2.1 发射电路

  发射电路以PIC16F877为核心,当上电时,从RA0口产生40kHz的信号,但是此时该信号无法通过与非门进入放大电路使超声波发射头发射超声波,只有闭合开关S1时,从RA1口发射出一门控信号,该信号的频率为4kHz,同时启动内部的定时器TMR1,开始计数。该门控信号每发射一个周期的波形,超声波就会发射10个完整的波形,这可由它们的频率得出。超声波的周期为1(40kHz)=01025ms,而门控信号的周期为1(4kHz)=0125ms。最后根据s=vt2求出障碍物与移动机器人的距离。当超声波接收头收到反射回来的超声波时,计数器停止计数,时间t可以根据计数器的计数与门控信号的周期求出。RA2口接RS触发器,RS触发器可以自动控制超声波的发射和停止。本的电路还包括人工复位电路,由单片机的MCLR引脚接S2来控制,超声波发射电路图见图2。

  2.2 门控电路(RS触发器)

  为实现对超声波发射和接收的自动控制,须在电路中加一门控电路,该门控信号频率为4kHz,如把输出脉冲作为闸门信号,让已知频率fc的脉冲恰好通过闸门,那么t=NTc,其中,Tc为已知脉冲的周期,N为脉冲的个数。

  门控电路由RS触发器组成,当输入端R=1(S=0)时复位,即输出端Q=0;当R=0(S=1)时置位,即Q=1。RS触发器与单片机的RA2口相连。

  2.3 超声波放大电路

  超声波放大电路由三极管等组成,由于单片机RA口最多只有20mA~25mA上拉电流,而超声波发射器最小需要60mA的电流,所以在与非门后加一级放大电路来放大电流,以完成超声波的发射。超声波放大发射电路见图3。

  3 超声波接收电路

  3.1 超声波接收放大电路

  由于超声波接收头接收到的超声波信号很微弱,所以在其后需加一超声波接收放大电路。该电路采用两个集成运放,设计为两级,两级都为同相输入,因为同相输入的电压放大倍数为1+RfR,所以每一级的放大倍数为10,两级放大倍数接近100倍,这样后续电路就可以很容易地检测到输入的信号。集成运放采用双电源供电,超声波接收放大电路见图4。



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