超聲波測距雷達(dá)設(shè)計(jì)1

超聲波測距雷達(dá)設(shè)計(jì)1．技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)要求：工作頻率20kHz。靈敏度?聲壓-67dB,帶寬-74dBo輸入電平土lmV。輸出轉(zhuǎn)換電流40mA，功耗：16mW原理框圖_L_LMA40A壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果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，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的一串脈沖信號，經(jīng)過P1.0輸出，經(jīng)過一個(gè)三極管將其信號放大，來驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器發(fā)出頻率為40KHZ，時(shí)間持續(xù)為200us的超聲波.2?超聲波傳感器的等效電路和特性電檢z立'/壓電品肌'電檢z立'/壓電品肌'超聲波傳感器有兩個(gè)諧振頻率。其中，頻率較低的一個(gè)諧振頻率叫做串聯(lián)諧振頻率f,r是R,L，C組成的串聯(lián)電路的諧振頻率。由圖可以看出，超聲波傳感器在串聯(lián)諧振頻率是的阻抗最小。超聲波傳感器的諧振頻率中，頻率較高的那一個(gè)叫做反諧振頻率f,或者并聯(lián)諧a振頻率f是由于、L，C，C'組成的并聯(lián)電路的諧振頻率。圖同時(shí)也可以告訴我們，在并聯(lián)a,諧振頻率超聲波傳感器的阻抗最大。

電頻率￡電容性U.）等效電踣電頻率￡電容性U.）等效電踣（時(shí)電抗特性I/fr^ca產(chǎn)生的帶聯(lián)諧振煥品:/faiLC^Cf產(chǎn)生的并聯(lián)譜振頻率超聲波傳感器的等效電路和電抗特性我們用型號為MA40A3R的傳感器來介紹傳感器的電抗參數(shù)f=37.625kHz,f=40.875,r a了r2nLCfr(1+2C')由上兩式可得fr=0.92=fr=0.92=faC2C3.超聲波測距原理超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，在途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接受器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間為t,就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距離障礙物的距離S,即：S=3401/2，這就是所謂的時(shí)間差測距法。溫度（°C）-30-20-100102030100聲速（米/稱）313319325323338344349386聲速與溫度之間的關(guān)系4.發(fā)射接收電路（振蕩器實(shí)現(xiàn)可采用555振蕩器，產(chǎn)生40kHz的脈沖驅(qū)動(dòng)傳感器工作）。血皿的趙聲減笈送脈沖伯號対單片的pi01-1點(diǎn)電路即變圧諜{變爪器輸入輸出土均L：10},,送岀"炭出一雷列的悅沖群，毎一個(gè)脈沖搟抒瀕時(shí)何大區(qū)動(dòng)趙聲波發(fā)肘頭.壩射換能器兩端就加I.了高電約溝①恥八桿右.怕號經(jīng)過三級菅枚人*再經(jīng)）1阻抗勺卻的壓電晶片幵妬靈動(dòng)，鑑過爪電損能器將發(fā)出4C皿瞳沖佶號

在接收端第一級，要求其放大倍數(shù)為62倍力右’故選川了〔：勺缶這只1極管，達(dá)到了放大倍救-第二〔級選川了一枚集成放大器W： 它集成了兩個(gè)放太器町達(dá)到弼癥放丈倍數(shù).同悔刃filk沖債S同悔刃filk沖債S信號拉理坨直朮電信號拉理坨直朮電路設(shè)汁在丨圖給出了拜電踣硬件部分的連接，由F采用J12M的晶握，則計(jì)數(shù)頻率為1MH耳即毎經(jīng)過Ina的肘間計(jì)數(shù)器加1,狠據(jù)計(jì)數(shù)值計(jì)卻出定肘時(shí)間’另外我們知逍制聲波在它氣中的傳播速度聞母秒弭]米但5.單片機(jī)接口度影ifi不葦慮「則在反射粧遲時(shí)阿內(nèi)超月淀所走的距離為傳播逋度和時(shí)間的積，軻體和傳感器韭離為積的一半.故址方顯示山的距離理論拴式為：距離D=~^xTx34bn/a式叩.r=x]^為從發(fā)射脈沖釧損收直回波定時(shí)器的時(shí)間“為計(jì)班的計(jì)載值.IBTOF10二■■二二E':二L二』工TIBTOF10二■■二二E':二L二』工T-KI話MilKT-V1HTiT16.軟件編程部分超聲波中斷程序，顯示LED子程軟件部分采用匯編語言（或C超聲波中斷程序，顯示LED子程根搖戦片機(jī)】/0接II炭出脈沖惜號龜動(dòng)趙聲波堤計(jì)教黑，井山抉件揑制幵始瀆計(jì)時(shí)器內(nèi)的藪據(jù)井設(shè)捏主器發(fā)出AT號*勻此同時(shí)計(jì)甦器開始計(jì)時(shí),“i遇至「障礙讀取儲,求義平均饑由國）顯示出歡抵.物反諭■信號到崔再波茲收器經(jīng)啓犬熬波心產(chǎn)生一個(gè)低 具主樫序