LTE是由3GPP組織制定的UMTS，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期演進(jìn)。LTE系統(tǒng)引入了OFDM（正交頻分復(fù)用）和MIMO（多輸入多輸出）等關(guān)鍵傳輸技術(shù)，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率，并支持多種帶寬分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G頻段和一些新增頻段，因而頻譜分配更加靈活，系統(tǒng)容量和覆蓋也顯著提升。LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加扁平化簡(jiǎn)單化，減少了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)復(fù)雜度，從而減小了系統(tǒng)時(shí)延，也降低了網(wǎng)絡(luò)部署和維護(hù)成本。LTE系統(tǒng)支持與其他3GPP系統(tǒng)互操作。為此，本文介紹一些關(guān)于LTE測(cè)試電路設(shè)計(jì)。

　　TOP1 實(shí)現(xiàn)電壓非接觸穩(wěn)定測(cè)量電路

　　非接觸電壓測(cè)量原理

　　非接觸電壓測(cè)量的原理類似于磁力儀測(cè)量磁場(chǎng)，不需要直接電氣連接，通過電容耦合，利用位移電流來測(cè)量物體表面或自由空間的電壓。將傳感器電極放在電場(chǎng)中，感應(yīng)電極與信號(hào)源之間將形成耦合電容，通過耦合電容信號(hào)源經(jīng)過測(cè)量系統(tǒng)與地之間將構(gòu)成一個(gè)分壓電路，如圖1所示。

　　圖1非接觸電壓鍘量原理圖

　　當(dāng)耦合阻抗與系統(tǒng)輸入阻抗相比可忽略不計(jì)時(shí)，系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)具有理想特性的電壓計(jì)，可有效測(cè)量電壓信號(hào)。因此，為了提高系統(tǒng)的靈敏度，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該采用反饋等技術(shù)提高系統(tǒng)前端傳感器的輸入電阻，降低輸入電容。通過測(cè)量空中兩點(diǎn)電壓的大小，根據(jù)電壓與電場(chǎng)的關(guān)系，可以推導(dǎo)出空中電場(chǎng)的情況。

　　揭秘STM32多路電壓測(cè)量電路

　　ADC控制電路模塊

　　為了擴(kuò)大測(cè)量范圍和測(cè)量精度，本設(shè)計(jì)在 STM32的ADC前加入匹配電路。在ADC控制電路中，輸入信號(hào)先經(jīng)過射極電壓跟隨電路，然后經(jīng)過分壓電路，使輸入信號(hào)滿足AD603的輸入要求。然后再經(jīng)過射極電壓跟隨電路，輸入ADC輸入端。AD603的控制輸入使用STM32的DAC，可以滿足增益的要求。匹配電路以AD603為核心。AD603 為單通道、低噪聲、增益變化范圍線性連續(xù)可調(diào)的可控增益放大器。帶寬90MHz時(shí)，其增益變化范圍為-10dB~+30dB;帶寬為9M時(shí)范圍為 10~50dB.將 VOUT與FDBK短路，即為寬頻帶模式（90MHz寬頻帶），AD603的增益設(shè)置為-11.07dB~+31.07dB.AD603的5、7腳相連，單片AD603的可調(diào)范圍為-10dB~30dB.AD603的增益與控制電壓成線性關(guān)系，其增益控制端輸入電壓范圍為±500mv，增益調(diào)節(jié)范圍為 40dB，當(dāng)步進(jìn)5dB時(shí)，控制端電壓需增大：

　　ADC匹配電路的電路圖如圖2所示。

　　SD卡驅(qū)動(dòng)電路

　　本設(shè)計(jì)中使用的SD卡為MicroSD，也稱TF卡。MicroSD卡是一種極細(xì)小的快閃存儲(chǔ)器卡，主要應(yīng)用于移動(dòng)電話，但因它的體積微小和儲(chǔ)存容量的不斷提升，現(xiàn)在已經(jīng)使用于GPS設(shè)備、便攜式音樂播放器、數(shù)碼相機(jī)和一些快閃存儲(chǔ)器盤中。MicroSD卡與SD卡一樣，有SPI和SDIO兩種操作時(shí)總線。SPI總線相對(duì)于SDIO總線接口簡(jiǎn)單，但速度較慢。我們使用SDIO模式。MicroSD卡在SDIO模式時(shí)有4條數(shù)據(jù)線。其實(shí)，MicroSD在 SDIO模式時(shí)有1線模式和4線模式，也就是分別使用1根或4根數(shù)據(jù)線。當(dāng)然，4線模式的速度要快于1線模式，但操作卻較復(fù)雜。本設(shè)計(jì)中使用的是SDIO 的4線模式。MicroSD卡的硬件連接圖如圖3所示。

　　觸摸屏電路

　　本設(shè)計(jì)在測(cè)量的通道和顯示設(shè)置上，除了使用按鍵設(shè)置，還使用觸摸屏進(jìn)行設(shè)置。觸摸屏使用芯片TSC2046控制，其硬件連接圖如圖4所示。

　　在圖4中，TSC2046可以采集觸摸屏的點(diǎn)坐標(biāo)，從而確定觸摸的位置，進(jìn)行人機(jī)交互。STM32單片機(jī)通過SPI總線與TSC2046通信，可以得到觸摸信息。本設(shè)計(jì)使用觸摸屏進(jìn)行測(cè)量通道數(shù)的設(shè)置和測(cè)量速度的設(shè)置。

　　STM32在速度、功耗方面性能都更加優(yōu)越，并且STM32價(jià)格較低，在成本上也有優(yōu)勢(shì)。適合于控制電子設(shè)備的設(shè)計(jì)。使用12位ADC，能夠滿足一定的測(cè)量精度，對(duì)于較高的測(cè)量要求，則需要使用更高精確度的ADC。但是使用高精度 ADC和DSP芯片，將很大的增加開發(fā)成本。本設(shè)計(jì)方案完成了多路電壓測(cè)量的各項(xiàng)功能，但是還需要在使用中檢測(cè)其穩(wěn)定可靠性，以使設(shè)計(jì)更加完善。
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　　TOP2 運(yùn)用AT89C205l智能檢測(cè)控制電路

　　采用AT89C205l單片計(jì)算機(jī)芯片設(shè)計(jì)制作了一個(gè)用于該開水器的“智能檢測(cè)控制電路”，可實(shí)時(shí)監(jiān)控水箱水位和各組電熱管的工作狀態(tài)，一旦水箱水位異常或電熱管發(fā)生故障，均可自動(dòng)完成保護(hù)動(dòng)作并給出相應(yīng)的聲、光報(bào)警信號(hào)，提示維修管理人員及時(shí)進(jìn)行檢修。該電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　AT89C205l“單片機(jī)”芯片IC1做為本電路的核心，C3和R3構(gòu)成了簡(jiǎn)易的上電自動(dòng)復(fù)位電路。JT、C1、 C2與IC1的相關(guān)引腳構(gòu)成了“單片機(jī)”的時(shí)鐘電路。IC1的 15個(gè)I/0口中僅使用了13個(gè)，其中，P1.1一P1.6作為控制面板各指示燈的輸出控制口，分別通過一只限流電阻，接至一只LED發(fā)光二極管的負(fù)極上，低電平有效，直接驅(qū)動(dòng)LED顯示。P1.7為負(fù)載（電熱管）控制口，通過一只限流電阻接至光電耦合器GO1的2腳，其1腳接至+5V，當(dāng)P1.7為高電位時(shí)，GO1和三相固態(tài)繼電器均截止，各電熱管不加電工作。當(dāng)P1.7為低電位時(shí)，GO1和三相固態(tài)繼電器導(dǎo)通，各電熱管均加電工作。P1.0為報(bào)警信號(hào)控制輸出口，接至IC2的15腳。IC2的10-14腳與外圈元件接成了一個(gè)可控式音頻振蕩器，其15腳為控制端（高電平有效1，9腳為輸出端，輸出信號(hào)經(jīng)IC3組成的音頻小功率放大器放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)音。平時(shí)單片機(jī)的P1，0在軟件控制下輸出為低電平，則可控式音頻振蕩器處于停振狀態(tài)，故揚(yáng)聲器中無聲。當(dāng)電路需要發(fā)出音頻報(bào)警信號(hào)時(shí)，通過軟件控制，使單片機(jī)的P1.0斷續(xù)輸出高電平信號(hào)，則可控式音頻振蕩器就會(huì)斷續(xù)工作，使揚(yáng)聲器發(fā)出嘀、嘀、喃的報(bào)警聲響。IC2的1-7腳組成了電熱管工作狀態(tài)監(jiān)控信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路。電熱管工作狀態(tài)傳感器采用TAl420型，這是一種立式、穿芯、并可在印刷線路板上直接焊接安裝的小型精密交流電流互感器（HGQ1~HGQ3），具有全封閉，機(jī)械和耐環(huán)境性能好，電壓隔離能力強(qiáng)，外形美觀，精度高，采樣范圍寬，應(yīng)用靈活等特點(diǎn)。

　　電路中所需元件的規(guī)格參數(shù)均如下圖中所標(biāo)注。

　　在使用時(shí)，要將各組電熱管中的一根電源引線從該組對(duì)應(yīng)的電流互感器的穿芯孔中穿過，這樣，當(dāng)各電熱管工作正常時(shí)，穿過各電流互感器的電熱管電源連線中就會(huì)有交流電流通過，由于互感作用，在各電流互感器的線圈端就會(huì)產(chǎn)生出互感的交流信號(hào)，該信號(hào)分別經(jīng)Q1- Q3三組整流橋變換為高電平的直流信號(hào)電壓，分別接至IC2的2、4、6（7）腳，經(jīng)IC2將高電平變換為低電平后分別從1、3、5腳輸出，接至單片機(jī)的 P3.4、P3.5、P3.70顯然，如果某組電熱管不工作，其對(duì)應(yīng)的電流互感器就不會(huì)有感　　應(yīng)信號(hào)輸出，而IC2與其對(duì)應(yīng)的輸出端也不會(huì)有低電平信號(hào)輸出，這樣，通過與軟件配合，即可對(duì)各電熱管的工作狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別并通過各對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管給出相應(yīng)的指示。DWI~DW3穩(wěn)壓二極管主要起保護(hù)作用，用于防止電流互感器的輸出信號(hào)超過IC2的VCC工作電壓（+5V）而使IC2相關(guān)輸入端損壞。水位信號(hào)傳感器采用一只常通（水位正常時(shí)接通）型浮子式液位開關(guān)，由其串接在GO2的輸入控制回路中，GO2的輸出端接成“反相器”電路，從5腳輸出并被接至單片機(jī)的P3，3，通過與軟件配合，即可對(duì)水位狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別并通過對(duì)應(yīng)的LED給出“缺水”報(bào)警的發(fā)光信號(hào)。

　　DSP芯片TMS320F2812泄漏電流測(cè)試系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　泄漏電流是指在沒有故障施加電壓的情況下，電氣設(shè)備中相互絕緣的金屬零件之間，或帶電零件與接地零件之間，通過其周圍介質(zhì)或絕緣表面所形成的電流。也包括當(dāng)人觸及電器設(shè)備時(shí)，由設(shè)備經(jīng)過人體到達(dá)大地的電流或由設(shè)備經(jīng)人體又回到設(shè)備的電流。它是衡量電器絕緣性好壞的重要標(biāo)志之一，也是產(chǎn)品安全性能的主要指標(biāo)。泄漏電流測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，或者說最符合人體實(shí)際阻抗情況，具備一組或者幾組由特定阻抗值和滿足一定功率要求的電阻和電容組成的電路來模擬人體觸電。通過將人體阻抗網(wǎng)絡(luò)連接人體可能觸電的待測(cè)儀器部件，測(cè)量流過人體阻抗網(wǎng)絡(luò)的電流。測(cè)控系統(tǒng)由PC機(jī)、DSP芯片TMS320F2812控制系統(tǒng)以及外圍擴(kuò)展功能電路、泄漏電流采集信號(hào)調(diào)理電路、DSP與PC通信接口電路構(gòu)成，采集、計(jì)算、顯示和存儲(chǔ)進(jìn)而分析被測(cè)儀器泄漏電流特征值。

　　高度放大與線性隔離電路的設(shè)計(jì)

　　按照對(duì)泄漏電流測(cè)試的最新標(biāo)準(zhǔn)要求，要求對(duì)50Hz～1 MHz的泄漏電流進(jìn)行檢測(cè)。所以對(duì)放大器的頻帶范圍要求很高，本文選用低噪聲精密運(yùn)算放大器HA7-5127-5，其通頻帶寬達(dá)8．5 MHz，滿足大于1 MHz的要求。前級(jí)電壓跟隨電路以及放大電路如圖3所示。

　　圖中，被測(cè)設(shè)備泄漏電流經(jīng)過單一模擬人體阻抗網(wǎng)絡(luò)，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，鉗形二極管電路起保護(hù)作用，防止正負(fù)電壓過高。后加跟隨放大器U1匹配阻抗和使信號(hào)穩(wěn)定，放大器U2對(duì)微弱泄漏電流信號(hào)進(jìn)行放大，通過RP1調(diào)整電路的放大增益，以便于觀察和采集。

　　在泄漏電流隔離數(shù)據(jù)采集電路中，需要隔離的信號(hào)有ADC控制信號(hào)（直流電平）、ADC工作時(shí)鐘信號(hào)（幾兆甚至更高頻率的信號(hào)），在這樣的應(yīng)用條件下，如果用普通的光耦隔離器件，只能隔離直流或者低頻信號(hào)，所以采用光耦技術(shù)很難滿足對(duì)泄漏電流隔離的需求。而磁耦隔離器件不能傳輸?shù)皖l信號(hào)以及直流信號(hào)，且磁耦隔離對(duì)數(shù)字信號(hào)的傳輸性能較好，即使傳輸模擬信號(hào)，也會(huì)引起信號(hào)的失真，解決方法就是可以對(duì)需要傳輸?shù)哪M信號(hào)進(jìn)行電平抬高，使得模擬信號(hào)的最小電流值可以驅(qū)動(dòng)隔離器件工作，才會(huì)保證被傳輸信號(hào)的不失真。另外一個(gè)解決的方法就是如果將需要傳輸?shù)牡皖l信號(hào)調(diào)制到高頻載波上，再用磁耦合隔離電路隔離傳輸，在接收端再用解調(diào)電路提取出低頻信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)用磁耦合隔離電路傳輸?shù)皖l信號(hào)的目的。本文設(shè)計(jì)的新型磁耦合隔離電路不用調(diào)制和解調(diào)電路就可以實(shí)現(xiàn)低頻和直流信號(hào)的磁耦合隔離傳輸，而且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗小，信號(hào)傳輸延遲很小。

　　電路說明：光耦U2用于正極性信號(hào)的隔離，光耦U3用于負(fù)極性信號(hào)的隔離。在隔離電路中，R2調(diào)節(jié)初級(jí)運(yùn)放U1輸入偏置電流的大小，C3起反饋?zhàn)饔茫瑫r(shí)濾除了電路中的毛刺信號(hào)，避免HCNR201的鋁砷化鎵發(fā)光二極管LED受到意外沖擊。R1可以控制LED的發(fā)光強(qiáng)度，從而對(duì)通道增益起一定的控制作用。HC-NR201是電流驅(qū)動(dòng)，其工作電流要求為1～20 mA。由于是隔離雙極性信號(hào)，因此采用雙電源供電的HA7-5127-5運(yùn)算放大器，其輸出電流可達(dá)25 mA。R3是采樣電阻，將光耦輸出電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，與運(yùn)放U1組成電壓跟隨電路，實(shí)現(xiàn)輸入輸出電路的阻抗匹配。在圖5線性光耦電路中，隔離電路的隔離電壓增益，該隔離電路的隔離增益只與電阻值R3，R2有關(guān)，與光耦的電流傳輸特性無關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了電壓隔離。

　　電平抬高電路的設(shè)計(jì)

　　由于TMS320F2812內(nèi)部集成的A／D采樣范圍為0～3 V，在采集信號(hào)進(jìn)行光耦隔離之前，可以調(diào)節(jié)放大器的增益，使被采集的電壓信號(hào)落到-1．5～+1．5 V范圍之內(nèi)，然后設(shè)計(jì)一個(gè)+1．5 V的基準(zhǔn)電壓源將被采集信號(hào)進(jìn)行電平抬高，這樣就可以保證采樣信號(hào)在0～3 V的范圍內(nèi)，電路如圖6所示。

　　實(shí)現(xiàn)了電平抬高的目的，Ui的取值范圍是-1．5～+1．5 V，Uo的取值范圍是0～3 V。此時(shí)被采集信號(hào)在0～3 V輸入電壓范圍之內(nèi)，滿足要求。

　　TOP3 智能照明控制環(huán)境光測(cè)量與計(jì)時(shí)電路

　　戶外照明通常是由人工操作機(jī)械開關(guān)控制照明系統(tǒng)的打開或關(guān)閉。為了節(jié)省能源，您可能不希望整個(gè)晚上都在某個(gè)區(qū)域開啟照明系統(tǒng)，這種情況下，如果能夠精確地控制照明系統(tǒng)，在必要的時(shí)候自動(dòng)打開或關(guān)閉照明系統(tǒng)，將會(huì)帶來更多的便利條件。利用控制器可以檢測(cè)環(huán)境光強(qiáng)，天黑時(shí)打開照明燈并保持一定的時(shí)間間隔，然后在指定時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉照明燈。早上，則對(duì)該過程進(jìn)行反向操作。如果預(yù)定時(shí)間內(nèi)環(huán)境光強(qiáng)仍低于預(yù)設(shè)的照明門限，系統(tǒng)將打開照明燈。環(huán)境光足夠亮?xí)r，系統(tǒng)將關(guān)閉照明燈。利用環(huán)境光傳感器（ALS）檢測(cè)、測(cè)量環(huán)境光強(qiáng)，據(jù)此設(shè)計(jì)智能化照明控制器并不困難。由于控制器配備實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC），還可在規(guī)定的時(shí)間打開或關(guān)閉照明系統(tǒng)。本文介紹的管理系統(tǒng)可用于市電照明系統(tǒng)。

　　集成系統(tǒng)組件

　　本設(shè)計(jì)中的照明控制器利用ALS測(cè)量環(huán)境光亮度，目前市場(chǎng)上有兩種不同的ALS：一種輸出與環(huán)境光亮度成比例的模擬電壓，另一種提供數(shù)字輸出。本系統(tǒng)采用數(shù)字輸出ALS。控制器需要知道準(zhǔn)確的時(shí)間，所以采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）。考慮到可能發(fā)生斷電，所以時(shí)間信息需要備份電池。通過用戶界面設(shè)置時(shí)間和其它參數(shù)。這里的用戶界面包括兩個(gè)7段LED顯示器和一個(gè)按鈕。短按按鈕時(shí)，系統(tǒng)顯示時(shí)間和其它參數(shù)；長(zhǎng)按按鈕時(shí)，可調(diào)整時(shí)間和參數(shù)。系統(tǒng)具有自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)，以使能手動(dòng)控制照明燈。系統(tǒng)由市電供電，照明系統(tǒng)通過一個(gè)繼電器接通/斷開電源。系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)與市電采用電氣隔離。

　　人工操作模式下，自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)必須切換至手動(dòng)位置。手動(dòng)模式下，繼電器保持導(dǎo)通，照明系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)的墻上控制開關(guān)打開/關(guān)閉。手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)處于自動(dòng)模式時(shí)，墻上控制開關(guān)必須打開，以確保控制器正常工作。如果墻上開關(guān)未打開，控制器將無法控制照明。照明系統(tǒng)可能包含多盞照明燈。

　　圖3 系統(tǒng)原理圖

　　憑借現(xiàn)代化半導(dǎo)體技術(shù)，系統(tǒng)可按照預(yù)設(shè)方式測(cè)量環(huán)境光亮度并控制照明系統(tǒng)的開啟/關(guān)閉。本文介紹了如何設(shè)計(jì)可基于環(huán)境光和時(shí)間信息實(shí)現(xiàn)智能化照明管理的控制器方案，該系統(tǒng)理想用于市電照明系統(tǒng)。

　　采用NE555定時(shí)器環(huán)境濕度測(cè)試儀系統(tǒng)電路

　　濕度頻率轉(zhuǎn)換電路采用NE555定時(shí)器，成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。本電路其與濕敏電容HS1100和電阻等構(gòu)成多諧振蕩器，通過恰當(dāng)設(shè)置電路中的電阻值，輸出方波，實(shí)現(xiàn)濕度監(jiān)測(cè)量向頻率信號(hào)的轉(zhuǎn)換，通過頻率信號(hào)的高低我們就可以得知環(huán)境濕度是否正常。基準(zhǔn)頻率振蕩器和頻率電壓轉(zhuǎn)換器都采用十四位串行計(jì)數(shù)器CC4060，它采用CNOS制作工藝、標(biāo)準(zhǔn)DIP-8封裝的14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)／分頻器集成電路，振蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC或晶振電路。CC4060復(fù)位端為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零且振蕩器使用無效；復(fù)位端為低電平時(shí)，由外接的振蕩定時(shí)元件控制產(chǎn)生一定頻率的信號(hào)，并可以輸出4分頻到 10分頻，12分頻到14分頻的脈沖信號(hào)。本電路的基準(zhǔn)頻率振蕩器由CC4060及其定時(shí)元件組成，產(chǎn)生的頻率信號(hào)經(jīng) 12分頻后送至D觸發(fā)器，為D觸發(fā)器提供時(shí)鐘脈沖。頻率電壓轉(zhuǎn)換器則利用的是CC4060的分頻功能，將NE555定時(shí)器輸出的頻率信號(hào)送至 CC4060，經(jīng)12分頻后輸出至D觸發(fā)器輸入端，根據(jù)環(huán)境是否潮濕產(chǎn)生相應(yīng)的電平，驅(qū)動(dòng)D觸發(fā)器工作輸出控制電平。輸出控制電路可以根據(jù)實(shí)際需要采取相應(yīng)的電路，本電路的輸出控制部分由三極管控制繼電器實(shí)現(xiàn)，D觸發(fā)器輸出的高電平，使三極管導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)或驅(qū)動(dòng)干燥電路工作，使環(huán)境濕度恢復(fù)到正常值范圍。

　　濕度監(jiān)測(cè)及濕度頻率轉(zhuǎn)換電路

　　C是濕敏電容HS1100，容量會(huì)隨著環(huán)境濕度的變化而改變，使②腳和⑥腳的充放電時(shí)間常數(shù)發(fā)生變化，改變③腳的輸出信號(hào)的頻率，實(shí)現(xiàn)環(huán)境濕度的變化轉(zhuǎn)換為頻率的變化，由非電量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏俊＂菽_外接電阻R3的阻值為910 kΩ，與集成電路內(nèi)接的電阻5 kΩ相差很大，所以一般基準(zhǔn)電壓就可以認(rèn)為是電源電壓VCC，R1的阻值50 kΩ，濕敏電容常態(tài)下為180pF，R2的阻值一般為576 kΩ左右，可根據(jù)調(diào)試的需要串聯(lián)電位器，實(shí)現(xiàn)最佳的控制精度。由以上數(shù)值可算出③腳常態(tài)下輸出的脈沖周期T=（R1+2R2）Cln2，為0．15ms左右，則頻率在6 667 Hz左右，當(dāng)環(huán)境濕度增大為90％RH時(shí)，頻率會(huì)減少到6 186 Hz左右，引起后續(xù)電路動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)增干和報(bào)警。

　　基準(zhǔn)頻率振蕩器

　　基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生電路主要由十四位串行計(jì)數(shù)器CC4060實(shí)現(xiàn)，CC4060⑨⑩腳外接基準(zhǔn)頻率定時(shí)元件，產(chǎn)生信號(hào)由腳送入CC4060，本電路C1為 0．01ΩF，R4為2．7 kΩ，RP1為4．7 kΩ電位器，通過調(diào)節(jié)電位器，可以產(chǎn)生周期為0．059 4 ms～0．162 8ms，頻率為16．8 kHz～6 kHz信號(hào)（f=1／2．2（RP1+R4）C1），此信號(hào)經(jīng)12分頻后可以得到4 Hz～1．5 Hz的頻率，由①腳輸出，進(jìn)入D觸發(fā)器CD4013③腳，為頻率電平轉(zhuǎn)換提供時(shí)鐘脈沖。Q1、Q2兩個(gè)三極管構(gòu)成線與電路，正常工作時(shí)Q1或Q2有一個(gè)導(dǎo)通，則復(fù)位端腳為低電平，計(jì)數(shù)器正常工作，當(dāng)⑦腳4分頻輸出和①腳12分頻輸出同時(shí)為高電平時(shí)，Q1和Q2同時(shí)輸出高電平，計(jì)數(shù)器清零，重新開始計(jì)數(shù)，這個(gè)電路主要保證監(jiān)測(cè)電路工作一段時(shí)間（0．33ms～1 ms）自動(dòng)清零一次，避免長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤影響電路正常工作。R5、R6一般都為10 kΩ，R7為47 kΩ，D1為1N4148，Q1、Q2為1015。

　　頻率電壓轉(zhuǎn)換電路

　　頻率電壓轉(zhuǎn)換電路主要由十四位串行計(jì)數(shù)器CC4060和四D觸發(fā)器CD4013組成，由NE555③腳送來的頻率信號(hào)，由CC4060 U2的腳送入計(jì)數(shù)器，經(jīng)十二分頻后由①腳輸出，常態(tài)頻率為1．6 Hz，濕度增大到90％RH時(shí)，頻率降為1．5 Hz，送至D觸發(fā)器CD4013⑤腳，同時(shí)輸出高電平使Q3導(dǎo)通，鎖存進(jìn)入的信號(hào)電平，阻止后面的脈沖信號(hào)再次進(jìn)入CC4060 U2，防止出現(xiàn)干擾，D觸發(fā)器在CC4060 U1的時(shí)鐘脈沖（頻率為4 Hz～1．5 Hz）控制下，在CD4013①腳輸出高電平，控制繼電器工作，帶動(dòng)報(bào)警或增干電路工作。D觸發(fā)器工作與否顯然取決于CC4060 U1送入的時(shí)鐘脈沖，U1和U2輸出的脈沖下限頻率是一樣的，這顯然無法控制D觸發(fā)器正常工作，這就需要我們?cè)谡{(diào)試的過程中，輕微調(diào)節(jié)RP1，使 CC4060 U1輸出的時(shí)鐘頻率稍高于1．5 Hz，但低于1．6 Hz（對(duì)著濕敏電容吹氣增回濕度的方法調(diào)試），就能保證電路在常態(tài)時(shí)D觸發(fā)器不工作，當(dāng)濕度超過90％RH時(shí)，D觸發(fā)器輸出高電平，驅(qū)動(dòng)后面電路工作。 R9為2．2 kΩ，R10為10 kΩ，R11可以和R7合為一個(gè)電阻，Q3為1815。

　　輸出控制電路

　　輸出控制電路采用三極管驅(qū)動(dòng)繼電器實(shí)現(xiàn)，將CD4013①腳輸出的電平信號(hào)送至NPN型三極管1815的基極。常態(tài)時(shí)，CD4013①輸出低電平，三極管截止，繼電器釋放；當(dāng)濕度超過規(guī)定量時(shí)，CD4013輸出高電平，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，報(bào)警和增干電路工作。用濕敏電容HS1100、十四位串行計(jì)數(shù)器CC4060、D觸發(fā)器CD4013等組成的環(huán)境濕度測(cè)試儀，具有操作簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，體積小，精度高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于一般的電子愛好者都可以輕松調(diào)試成功。

　　TOP4 PCI總線集成電路測(cè)試儀接口電路

　　目前廣泛用于集成電路封裝測(cè)試的設(shè)備是由計(jì)算機(jī)軟件控制，通過接口總線與硬件設(shè)備通信，能夠代替測(cè)試人員的大部分勞動(dòng)，也稱為自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)（ATE）。其工作原理是：在計(jì)算機(jī)中使用測(cè)試軟件編寫待測(cè)芯片的測(cè)試程序，編寫測(cè)試程序的過程就是利用程序語言實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)硬件資源的調(diào)度，將測(cè)試圖形應(yīng)用于被測(cè)集成電路的管腳；使用測(cè)試軟件執(zhí)行測(cè)試程序，這個(gè)過程需要計(jì)算機(jī)與測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行通信，調(diào)用測(cè)試系統(tǒng)硬件電路的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，將控制命令經(jīng)計(jì)算機(jī)的 I／O接口發(fā)送至測(cè)試硬件相應(yīng)的端口；測(cè)試儀硬件接口經(jīng)過譯碼電路譯碼之后驅(qū)動(dòng)硬件動(dòng)作實(shí)現(xiàn)既定的測(cè)試功能；測(cè)試的數(shù)據(jù)結(jié)果通過計(jì)算機(jī)的I／O接口返回；計(jì)算機(jī)對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理、按一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判別，將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行顯示、控制分選機(jī)對(duì)被測(cè)器件進(jìn)行分選。

　　PCI總線的信號(hào)定義

　　PCI總線的信號(hào)主要包括PCI總線信號(hào)、E2PROM接口信號(hào)和局部總線信號(hào)。主要信號(hào)的電路連接圖如圖所示。

　　E2PROM的控制信號(hào)

　　PCI總線接口芯片的配置信息需要通過E2PROM存儲(chǔ)并在沒備復(fù)位時(shí)加載。PCI9030的信號(hào)線 EECS，EESK，EEDI和EEDO是專門用于E2PROM的連接，本沒計(jì)選用的E2PROM是NM93CS66L，該芯片擁有一個(gè)4 KB容量的低電平串行存儲(chǔ)器，在對(duì)芯片PCI9030執(zhí)行復(fù)佗操作時(shí)加載存儲(chǔ)信息，從而使PCI接口卡實(shí)現(xiàn)即插即用的功能。PCI9030與 NM93CS66L的電路連接如圖所示。

　　利用PCI專用接口芯片與FPGA結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)PCI接口電路的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，縮短開發(fā)周期；SDK軟件開發(fā)包可以很輕松地完成PCI芯片的配置和調(diào)試，在 Windows XP操作系統(tǒng)中利用VC6．0軟件開發(fā)工具加載SDK中的API函數(shù)庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)用于集成電路測(cè)試的PCI驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。通過該接口電路實(shí)現(xiàn)了利用PC軟件控制硬件電路完成IC測(cè)試的功能。

　　智能型電纜測(cè)試系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　智能型電纜測(cè)試系統(tǒng)采用單片機(jī)和工控機(jī)相結(jié)合的方案實(shí)現(xiàn)了， 經(jīng)實(shí)際測(cè)試。詳細(xì)說明了基于單片機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)原理和工程應(yīng)用方案 。 絕緣關(guān)系的測(cè)試電纜測(cè)試系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，大幅度提高了洲試的效率和準(zhǔn)確性。隨著航空設(shè)備自動(dòng)化程度的不斷提高， 也很大程度地影響著設(shè)備的正常工作。由于多芯電纜芯數(shù)增多，其互聯(lián)關(guān)系也變得更復(fù)雜已 ， 這就要求電纜測(cè)試設(shè)備具備更多的測(cè)試點(diǎn)數(shù)。傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，準(zhǔn)確性差， 本文提出了一種針對(duì)航空多芯電纜故障檢測(cè)的新方案 。 批量生產(chǎn)的需要 ， 經(jīng)不能滿足工程化并闡述了系統(tǒng)構(gòu)成和測(cè)試原理。

　　導(dǎo)通測(cè)試電路

　　由于導(dǎo)通電阻很小，一般為歐姆級(jí)，容易受到外界干擾的影響，惠斯登電橋的兩臂同時(shí)對(duì)電源的微小變化做出反應(yīng)，將輸出信號(hào)送入差分放大器，從而消除了共模干擾，可以提高測(cè)試的準(zhǔn)確性。其原理如圖3所示。

　　在圖3中：R1，R2和R3組成基準(zhǔn)電路;R4，R5和Rx 串聯(lián)起來組成主測(cè)試回路。當(dāng)待測(cè)電阻Rx 為零時(shí)，調(diào)整R1使電橋處于平衡狀態(tài)，即U1=U2，電路輸出約為零，同時(shí)產(chǎn)生基準(zhǔn)比較電壓U1。在電路正常工作情況下，Rx 串聯(lián)進(jìn)入電路后，電橋的平衡被打破，U2變小，U1和U2經(jīng)過運(yùn)放OP497的隔離后送入差分放大器INA145進(jìn)行放大，放大后的電壓信號(hào)送入12位精度的MAX197進(jìn)行采樣。

　　絕緣測(cè)試電路

　　對(duì)于絕緣測(cè)試電路而言，由于輸入測(cè)試電壓為500～1 000 V，對(duì)干擾不太敏感，所以絕緣測(cè)試電路采用相對(duì)簡(jiǎn)單的電阻分壓法來實(shí)現(xiàn)。

　　在圖4中：Rx 為被測(cè)兩根導(dǎo)線間的絕緣電阻;Kat，Kab 分別是Rx 的輸入控制繼電器和輸出控制繼電器，由譯碼電路選通，二極管D1保護(hù)電源;R1，R2和R3組成分壓測(cè)試電路，R4 為限流電阻，C1 為了濾除雜波的干擾，測(cè)試回路的分壓值經(jīng)運(yùn)放后輸入放大電路;MAX6176為高精度低噪聲基準(zhǔn)電源，經(jīng)過分壓電路和跟隨器后為放大電路INA145提供基準(zhǔn)比較電壓，INA145把放大后的信號(hào)送給MAX197進(jìn)行采樣。

　　TOP5 智能化頻率特性測(cè)試儀系統(tǒng)電路

　　繼電器譯碼電路的作用是在單片機(jī)的控制下將1 536個(gè)測(cè)試點(diǎn)中的某兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)接入相應(yīng)的測(cè)試電路。比如譯碼電路選中測(cè)試點(diǎn)1的輸入繼電器Kat和測(cè)試點(diǎn)2的輸出繼電器Kab，外部的被測(cè)電纜通過這兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)接入相應(yīng)的測(cè)試電路，從而實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)通或者絕緣測(cè)試。為了實(shí)現(xiàn)這樣的功能譯碼電路可以分為地址鎖存電路，輸入繼電器譯碼電路和輸出繼電器譯碼電路。以輸入地址鎖存電路為例，其原理如圖5，圖6所示。

　　單片機(jī)P0口作為數(shù)據(jù)總線將地址信號(hào)送給鎖存器74HC573，同時(shí)P2.4，P2.5，P2.6，P2.7驅(qū)動(dòng)HC138譯碼器形成鎖存有效信號(hào)，使地址信號(hào)鎖存在74HC573，由于地址信號(hào)為11位，所以需要單機(jī)發(fā)送兩次地址信息。當(dāng)11位地址準(zhǔn)備完畢后，由單片機(jī)發(fā)送地址有效信號(hào)，將地址信號(hào)送給譯碼電路。

　　輸入繼電器譯碼電路和輸出繼電器譯碼電路具有相同的電路結(jié)構(gòu)，以輸入繼電器譯碼電路為例，可以分為三級(jí)譯碼電路，每一級(jí)譯碼電路由總線隔離芯片 74HC245，3～8線譯碼器74HC138和其他邏輯控制電路組成。第一級(jí)譯碼電路由11位地址信號(hào)中AT10，AT09，AT08，AT07組成，負(fù)責(zé)選擇12塊單板中的某一塊;第二級(jí)譯碼電路由AT06，AT05，AT04，AT03組成，負(fù)責(zé)選擇某塊單板中的某一行;第三級(jí)譯碼電路由 AT02，AT01，AT00組成，負(fù)責(zé)選擇某塊單板中的某一列，這樣行列交叉就選中某一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的輸入繼電器驅(qū)動(dòng)電路，從而將該測(cè)試點(diǎn)接入了測(cè)試電路。地址信號(hào)在單板與單板之間經(jīng)過74HC245的隔離，防止其驅(qū)動(dòng)能力下降。

　　智能化頻率特性測(cè)試儀系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　傳統(tǒng)掃頻儀的信號(hào)源大多采用LC 電路構(gòu)成的振蕩器，大量使用分立元器件來實(shí)現(xiàn)各功能，顯示部分采用傳統(tǒng)的掃描顯示器。因此傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的掃頻儀不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜，而且由于各元件分散性大，參數(shù)變化容易受外部環(huán)境變化影響，精度不高。目前，以Agilent 等為代表的儀器生產(chǎn)廠家提供了多種高性能的頻率特性測(cè)試儀。但其產(chǎn)品主要集中在射頻、微波等高頻領(lǐng)域，中低頻段的產(chǎn)品相對(duì)缺乏。本文基于直接數(shù)字頻率合成（DDS）的技術(shù)思想，采用DSP 和FPGA 架構(gòu)的現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，設(shè)計(jì)了一臺(tái)低成本，高度數(shù)字化和智能化的頻率特性測(cè)試儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)20 Hz~150 MHz 范圍內(nèi)任意頻段的被測(cè)網(wǎng)絡(luò)幅頻特性和相頻特性測(cè)量和顯示，完成了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)回放和傳輸，-3 dB 帶寬計(jì)算，峰值查找等功能。幅度檢測(cè)精度達(dá)到1dBm，相位檢測(cè)精度1°的指標(biāo)。

　　控制與數(shù)據(jù)處理單元

　　ADSP-BF532和FPGA（EP1C3） 是控制與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元的核心。DSP 通過PPI、SPI 和PF 接口與FPGA 進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)鍵盤讀取，DDS 掃描，A/D 采集，LCD掃描等功能，通過UART 單元與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制。FPGA 完成了TFT_LCD和VGA 同步顯示時(shí)序轉(zhuǎn)換、鍵盤掃描、SPI 通信和信號(hào)分配等功能。另外，DSP 通過EBIU單元連接AM29LV800和MT48L32M16分別作為程序與工作狀態(tài)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與顯示緩存。

　　AD9958采用25 MHz 外部時(shí)鐘輸入，經(jīng)內(nèi)部PLL 倍頻后產(chǎn)生500 MHz 內(nèi)核工作時(shí)鐘。輸出信號(hào)為兩路同頻的正弦和余弦信號(hào)。為避免數(shù)字噪聲對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾，芯片的3.3 V 數(shù)字供電與模擬供電部分需采用型網(wǎng)絡(luò)隔離，并對(duì)模擬地接小電阻到地平面以隔離干擾。由于芯片輸出為電流信號(hào)，需采用51Ω上拉到1.8 V 轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)LFCN-160集成濾波器濾除高頻噪聲，并采用差分運(yùn)放AD8312抵消共模噪聲。輸出信號(hào)電平范圍為-10~- 3dBm.AD9958信號(hào)輸出原理如圖5所示。儀器實(shí)現(xiàn)了對(duì)20 Hz~150 MHz 范圍內(nèi)任意頻段的被測(cè)網(wǎng)絡(luò)幅頻特性和相頻特性測(cè)量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、回放、峰值查找以及-3 dB 測(cè)量，Q 值查找等計(jì)算。由于大量采用大規(guī)模集成電路，不僅提高了系統(tǒng)的集成度，減小了體積，而目提升了儀器的性能和穩(wěn)定性。實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、智能化、低成本。目前儀器已進(jìn)人生產(chǎn)階段。

　　TOP6 環(huán)路供電型熱電偶溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)

　　本文為大家?guī)淼氖且豢?4位4-20mA 環(huán)路供電型熱電偶溫度測(cè)量系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)圖，該電路是一完整的環(huán)路供電型熱電偶溫度測(cè)量系統(tǒng)，使用精密模擬微控制器的PWM 功能控制4 mA 至20 mA 輸出電流。具有更高分辨率的 PWM 驅(qū)動(dòng)4mA 至 20mA 環(huán)路的優(yōu)勢(shì)，支持溫度范圍為?200° C 至+350° C 的 T 型熱電偶。

　　電路功能與優(yōu)勢(shì)

　　圖1所示電路是一款完整的環(huán)路供電型熱電偶溫度測(cè)量系統(tǒng)，使用精密模擬微控 制器的 PWM 功能控制4 mA 至20 mA 輸出電流。

　　圖1. ADuCM360控制4 mA 至20 mA 基于環(huán)路的溫度監(jiān)控電路

　　電路原理：本電路將絕大部分電路功能都集成在精密模擬微控制器 ADuCM360上，包括雙通 道24位Σ -Δ 型 ADC、 ARM Cortex ?-M3處理器內(nèi)核以及用于控制環(huán)路電壓高達(dá)28 V 的4 mA 至 20 mA 環(huán)路的 PWM/DAC 特性，提供一種低成本溫度監(jiān)控解決方案。 其中， ADuCM360連接到一個(gè) T 型熱電偶和一個(gè)100Ω 鉑電阻溫度檢測(cè)器（RTD）。 RTD 用于冷結(jié)補(bǔ)償。 低功耗 Cortex-M3 內(nèi)核將 ADC 讀數(shù)轉(zhuǎn)換為溫度值。 支持的 T 型熱電偶溫度范圍是?200° C 至+350° C，而此溫度范圍是4mA 至20mA。 本電路具有以更高分辨率的 PWM 驅(qū)動(dòng)4mA 至20mA 環(huán)路的優(yōu)勢(shì)。 基于 PWM 的輸出提 供14位分辨率。電路采用線性穩(wěn)壓器ADP1720 供電，可將環(huán)路加電源調(diào)節(jié)至 3.3 V，為 ADuCM360、運(yùn)算放大器 OP193和可選基準(zhǔn)電壓源 ADR3412提供電源。

　　uPSD3234反射式紅外心率檢測(cè)儀電路設(shè)計(jì)

　　本文提出了一種基于uPSD3234的反射式紅外心率檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)方案。方案以單片機(jī)uPSD3234作為系統(tǒng)的核心部件，采用匹配濾波等數(shù)字信號(hào)處理方法得到心率數(shù)據(jù)，將微電子技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)緊密地結(jié)合在一起，達(dá)到 了方案設(shè)計(jì)的要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體心率的測(cè)量。脈搏波源于心臟搏動(dòng)并由心臟向外周動(dòng)脈傳播。它所呈現(xiàn)出的形態(tài)、強(qiáng)度、 速率和節(jié)律等綜合信息， 很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血 液特征。心率是一項(xiàng)重要的生理指標(biāo)。它是指單位時(shí)間內(nèi)心臟搏動(dòng)的次數(shù)， 是臨 床常規(guī)診斷的生理指標(biāo)。為了測(cè)量心率信號(hào)，有許多技術(shù)可以應(yīng)用，例如：血液測(cè)量，心聲測(cè)量，ECG 測(cè)量等等。本文探討利用血液的高度不透明性及組織與血液透光性的極大 差異，通過光電脈搏傳感器獲取脈搏信號(hào)，經(jīng)過模-數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）后，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字化分析處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人體心率的測(cè)量。

　　心率信號(hào)采集預(yù)處理電路

　　脈搏信號(hào)采集預(yù)處理電路主要是將脈搏波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 并進(jìn)行初步高頻濾 波預(yù)處理。 其關(guān)鍵部分就是光電式脈搏傳感器。 光電式脈搏傳感器按光的接收方 式可分為透射式和反射式兩種。 反射式不僅可以精確測(cè)得血管內(nèi)容積變化， 而且在實(shí)際應(yīng)用中反射式只需將傳感器接觸身體任何部位， 當(dāng)照射部位的血流量隨心臟跳動(dòng)而改變時(shí)， 紅外線接 收探頭便接收到隨心臟周期性地收縮和舒張的動(dòng)脈搏動(dòng)光脈沖信號(hào)， 從而采集到 心臟搏動(dòng)信號(hào)。

　　本設(shè)計(jì)采用了反射式紅外傳感器。光電式脈搏傳感器采用紅外對(duì) 管 KP-2012F3C 和 KP-2012P3C，反射式排列。 KP-2012F3C 具有良好的表皮 照明度，電流一般設(shè)在20mA，亮度由軟件通過 PWM 電流來進(jìn)行控制，這樣能 夠使紅外 LED 工作在飽和區(qū)域，發(fā)出穩(wěn)定光強(qiáng)的光。KP-2012P3C 晶體管采 用交流耦合結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)對(duì)微弱信號(hào)放大。 經(jīng)晶體管 檢測(cè)出來的信號(hào)采樣時(shí)分兩路。 一路是直流信號(hào)線路。 它是晶體管輸出經(jīng)射隨輸 入單片機(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換通道口0， 可用來檢測(cè)晶體管是否處于有效工作狀態(tài)； 另一 路是交流信號(hào)線路。 它是先經(jīng)一射極跟隨器輸入到兩級(jí)濾波成形電路然后再輸入 單片機(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換通道1.該濾波 電路為兩級(jí)帶通濾波電路， 由于脈搏波的頻譜 蘊(yùn)含豐富病理信息，特別是在5~40Hz 這個(gè)區(qū)間的頻譜攜帶了大量與冠心病病 變有關(guān)的信息，故考慮到今后功能的 擴(kuò)展，預(yù)處理電路的上下限頻率設(shè)計(jì)為48Hz 和0.86Hz。

　　激光檢測(cè)指示裝置系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　激光在工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛，以往在測(cè)量和指示領(lǐng)域中往往通過肉眼來觀察其作用效果。下面介紹一種裝置，使其能檢測(cè)激光（紅光650nm），并通過相關(guān)的電子線路用指示燈報(bào)警、指示，從而代替人眼，提高測(cè)量和指示精度。

　　激光及其電路

　　本設(shè)計(jì)對(duì)激光器的要求是性價(jià)比要高，能夠發(fā)射650nm 的紅光。綜合考慮到：半導(dǎo)體激光器技術(shù)成熟較早、發(fā)展較快，它的波長(zhǎng)范圍寬，制作簡(jiǎn)單、成本低，并且體積小、質(zhì)量輕、壽命長(zhǎng)，因此選用了半導(dǎo)體激光器。由于設(shè)計(jì)初期考慮此項(xiàng)目是應(yīng)用到齒輪校正上，因此選用了毫瓦級(jí)的一字線式半導(dǎo)體激光器。

　　半導(dǎo)體激光器的運(yùn)行與驅(qū)動(dòng)電源有很大的關(guān)系，瞬態(tài)的電流或電壓尖峰等許多因素都很容易損壞激光器。設(shè)計(jì)了一個(gè)電源檢測(cè)電路，利用了maxim 公司的MAX810。MAX810是一種單一功能的微處理器復(fù)位芯片，用于監(jiān)控微控制器和其他邏輯系統(tǒng)的電源電壓，它可以在上電、掉電和節(jié)電情況下向微控制器提供復(fù)位信號(hào)。當(dāng)電源電壓低于預(yù)設(shè)的門檻電壓時(shí)，器件會(huì)發(fā)出復(fù)位信號(hào)，直到在一段時(shí)間內(nèi)電源電壓又恢復(fù)到高于門檻電壓為止，MAX810有高電平有效的復(fù)位輸出。MAX810的閾植電壓為2.63V，它是針對(duì)3V 電源設(shè)計(jì)的。當(dāng)電源電壓下降到低于復(fù)位閾值時(shí)就會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，這個(gè)復(fù)位信號(hào)會(huì)一直保持到至少在140ms 中電源電壓高于閾值電壓，之后復(fù)位信號(hào)釋放。這段延遲時(shí)間幫助在電源電壓不穩(wěn)定的情況下保證有效的復(fù)位信號(hào)。電路如下圖所示。

　　TOP7 檢測(cè)電路與信號(hào)處理電路

　　檢測(cè)電路由兩部分組成：子檢測(cè)電路和主檢測(cè)電路。子電路通過帶狀線與主電路連接在一起。最多可連接四個(gè)子電路。子檢測(cè)電路主要是光電三極管電路。當(dāng)光照在光電三極管基區(qū)時(shí)，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，電子被加有反向偏壓的收集區(qū)內(nèi)部強(qiáng)電場(chǎng)掃入收集區(qū)，形成較大的收集極電流，同時(shí)在與它串聯(lián)的電阻上形成壓降的變化。電路如下圖所示。

　　主檢測(cè)電路是由555集成電路組成的信號(hào)檢測(cè)電路和由SC2262組成的無線發(fā)射電路組成。信號(hào)檢測(cè)電路如下圖所示。

　　本部分電路所用電源為9V，因此當(dāng)輸入信號(hào)小于3V 時(shí)，輸出高電平：當(dāng)輸入信號(hào)大于6V 時(shí)輸出低電平。同時(shí)驅(qū)動(dòng)三極管并把信號(hào)發(fā)送給無線發(fā)射電路。其中圖中C1、Dl、R1組成復(fù)位電路，在接通電源的一瞬間，電容C1相當(dāng)于短路，即第4腳為低電平，不管2腳和配對(duì)使用，最多有12位三態(tài)編碼。電路具有省電模式，可用于無線電和紅外線遙控發(fā)射等應(yīng)用。設(shè)計(jì)中應(yīng)用的發(fā)射模塊能發(fā)送四位數(shù)據(jù)給接收端。

　　信號(hào)處理及指示電路

　　本電路包括電源、無線接收、信號(hào)處理、狀態(tài)指示四部分組成。由于本部分電路應(yīng)用5V 電源，因此應(yīng)用到DC/DC 變換器，把3V 變?yōu)?V。MAX641是美國(guó)MAXIM 公司生產(chǎn)的升壓型DC/DC 變換器，MAX641的功耗電流小于135μA，而同時(shí)其轉(zhuǎn)換效率卻高達(dá)80%。電路如下圖所示。

　　該電路由開關(guān)功率管V1、存貯電感L 和續(xù)流二極管D7所組成。通過芯片內(nèi)部的誤差比較器同內(nèi)部振蕩器協(xié)同工作，使N-溝道功率MOSFET 開合，使電感存儲(chǔ)釋放能量，使輸出電壓固定為5V。同時(shí)電路有低電壓指示電路。當(dāng)電壓低于設(shè)定值時(shí)D8發(fā)光。無線接收電路是由SC2272及其附屬電路組成的，接收四位數(shù)據(jù)。然后把數(shù)據(jù)傳送給信號(hào)處理電路。信號(hào)處理電路是由數(shù)字邏輯電路組成的。設(shè)四位數(shù)據(jù)分別為A、B、C、D．使邏輯電路完成一個(gè)功能，當(dāng)一位數(shù)據(jù)有效時(shí)Y1高電平；當(dāng)二位數(shù)據(jù)有效時(shí)Y2高電平；當(dāng)三位數(shù)據(jù)有效時(shí)Y3高電平；當(dāng)四位數(shù)據(jù)有效時(shí)Y4高電平。此功能可以檢測(cè)光電三極管有效的位數(shù)，以此來確定被測(cè)物體狀態(tài)。

　　TOP8 抗干擾定型機(jī)數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　電源電路的抗干擾設(shè)計(jì)

　　定型機(jī)由十多臺(tái)電機(jī)構(gòu)成，對(duì)供電電網(wǎng)會(huì)造成較大的波動(dòng)，對(duì)數(shù)據(jù)采集器的干擾較大。為了防止供電電源對(duì)數(shù)據(jù)采集器的干擾，應(yīng)該在供電電源與數(shù)據(jù)采集器之間加入交流穩(wěn)壓器，使得數(shù)據(jù)采集器的供電電源處于穩(wěn)定狀態(tài)。定型機(jī)為感性負(fù)載，在電源中會(huì)有高頻干擾信號(hào)，因此還要在電源電路中加入如圖2所示的平行濾波器，消除高頻干擾信號(hào)通過電源線路對(duì)數(shù)據(jù)采集器的干擾。

　　另外為了防止數(shù)據(jù)采集器中的模擬電路、數(shù)字電路和單片機(jī)之間通過電源進(jìn)行相互干擾，采取了對(duì)上述三大部分電路進(jìn)行獨(dú)立供電的方式，如圖3所示。

　　數(shù)字信號(hào)采集端的抗干擾設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)采集器需要采集的車速信號(hào)、上下超喂信號(hào)、風(fēng)速等直接由變頻器輸出，導(dǎo)致信號(hào)的干擾非常的嚴(yán)重。經(jīng)過測(cè)定，有效信號(hào)的峰峰值在4V 到12V 之間改變，頻率在幾百赫茲到兩千多赫茲改變。干擾信號(hào)的峰峰值在1V 到4V 之間改變，頻率在5KHZ 左右。

　　干擾信號(hào)和有效信號(hào)還有另外一個(gè)特點(diǎn)，那就是干擾信號(hào)和有效信號(hào)會(huì)隨著車速、風(fēng)速的快慢而改變。抗干擾的方法如圖4所示，首先由RC 組成的低通濾波器濾除高頻干擾信號(hào)，并對(duì)輸入信號(hào)的幅值進(jìn)行限幅與整形，再由光電隔離器件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器與變頻器之間的隔離，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通道的抗干擾要求。

　　模擬信號(hào)采集端的抗干擾設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)采集器需要采集的模擬信號(hào)為溫度信號(hào)，對(duì)于模擬信號(hào)的抗干擾處理常常采用隔離放大器，如變壓器隔離放大器和線性光耦隔離放大器等，該數(shù)據(jù)采集器應(yīng)用了線性光耦隔離放大器。線性光耦的隔離原理與普通光耦沒有差別，只是將普通光耦的單發(fā)單收模式稍加改變?cè)黾右粋€(gè)用于反饋的光接受電路用于反饋。這樣，雖然兩個(gè)光接受電路都是非線性的，但兩個(gè)光接受電路的非線性特性都是一樣的，就可以通過反饋通路的非線性來抵消直通通路的非線性，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)線性隔離的目的，電路如圖5所示。

　　A/D 變換與D/A 變換干擾

　　數(shù)據(jù)采集器中，需要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，即A/D 變換。有時(shí)也需要將數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)即D/A 變換。當(dāng)A/D 或D/A 芯片的分辨率越高時(shí)，變換后的干擾越明顯。特別是A/D 變換過程中，如果沒有針對(duì)性的抗干擾處理，采樣得到的數(shù)字信號(hào)將會(huì)是無用的干擾信號(hào)。解決此干擾的方法：一是對(duì)輸入A/D 轉(zhuǎn)換芯片的模擬信號(hào)進(jìn)行低通濾波，去除高頻干擾；二是將A/D 或D/A 轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓輸入端與高穩(wěn)定性的基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源輸出端相連接，如圖6所示，高穩(wěn)定性的基準(zhǔn)電源芯片AD586的輸出與D/A 變換芯片AD7545K 的VREF 引腳相連接。注意，一定不要將A/D 或D/A 轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓輸入端直接接電源，那樣會(huì)產(chǎn)生很大的干擾。

　　定型機(jī)數(shù)據(jù)采集器工作在電磁環(huán)境非常復(fù)雜的場(chǎng)所，為了保證數(shù)據(jù)采集正確、通信無誤，必須進(jìn)行抗干擾技術(shù)處理。本文對(duì)定型機(jī)數(shù)據(jù)采集器干擾信號(hào)的主要來源進(jìn)行了分析，硬件方面對(duì)抗干擾技術(shù)進(jìn)行了研究與實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐證明，本文提到的抗干擾措施是行之有效的，它保證了定型機(jī)數(shù)據(jù)采集器的正常運(yùn)行。

　　TOP9 太陽(yáng)能環(huán)境參數(shù)測(cè)試儀的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　為了確保太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)能夠正常的工作，需要對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，從而有效地控制其運(yùn)行。本文介紹了一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)能參數(shù)測(cè)試儀，提供了3種參數(shù)的測(cè)量功能和通信接口，以及2種供電方式，既可作為手持設(shè)備使用，又能安裝在發(fā)電系統(tǒng)中，具有較高的實(shí)用價(jià)值。該測(cè)試儀以 AT89S52單片機(jī)為核心，外接溫濕度傳感器SHTll、照度傳感器TSL2561、四位共陰數(shù)碼管、RS485總線通信接口以及顯示切換按鍵。單片機(jī)上電工作后，對(duì)當(dāng)前溫度、濕度、光強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，通過按鍵切換將測(cè)得的3種參數(shù)通過LED 數(shù)碼管進(jìn)行輪流顯示；此外，還可以通過RS485總線與PC 機(jī)進(jìn)行通信，將參數(shù)值傳送到上位機(jī)，以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的目的。

　　測(cè)量模塊

　　溫度和濕度測(cè)量采用的是SHTll 傳感器。該傳感器采用獨(dú)特的CMOsens TM 技術(shù)，將溫濕度傳感器、信號(hào)放大處理、A／D 轉(zhuǎn)換、I2C 總線全部集成在一塊芯片上，可直接與單片機(jī)接口。該芯片采用數(shù)字式輸出，為編程提供了方便。光照度測(cè)量選用的是TAOS 公司生產(chǎn)的TSL2561光強(qiáng)度傳感器。它具有數(shù)字式輸出端口和標(biāo)準(zhǔn)I2C 總線接口，涵蓋1～70 000 lx 的寬照度范圍，非常適合戶外環(huán)境下光照強(qiáng)度的測(cè)量，適用于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。圖2為傳感器與AT89S52單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)。

　　電源模塊

　　電源模塊提供了2種供電方式：

　　①當(dāng)測(cè)試儀作為手持設(shè)備使用時(shí)，可直接使用3．6V 鋰電池，經(jīng)過DC—DC 電壓轉(zhuǎn)換芯片MAX756將電壓升至5 V 后為單片機(jī)和外設(shè)供電。②當(dāng)測(cè)試儀作為固定設(shè)備安裝在太陽(yáng)能發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，可以采用太陽(yáng)能供電。太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的12 V 電壓通過穩(wěn)壓芯片LM7805后，得到穩(wěn)定的5 V 電壓輸出，輸出電壓既可以為測(cè)試模塊供電還可以通過充電電路為鋰電池充電。圖3是電源模塊的硬件原理圖。

　　充電電路

　　充電電路的核心器件采用專用充電芯片CN3058，它可以對(duì)單節(jié)磷酸鐵鋰可充電電池進(jìn)行恒流／恒壓充電。該器件內(nèi)部集成有功率晶體管，使用時(shí)不需要設(shè)計(jì)外圍電流檢測(cè)和保護(hù)電路，適用于便攜式的應(yīng)用領(lǐng)域。圖4為鋰電池充電電路。其中LEDl 和LED2分別作為充電中和充電飽和兩種狀態(tài)的指示燈，R1在充電時(shí)起限流保護(hù)的作用；電容C1和C2采用的是多層陶瓷電容器（MLCC），能保證充電電路穩(wěn)定工作。

　　TOP10 MSP430單片機(jī)熱敏電阻溫度測(cè)量系統(tǒng)電路

　　通信模塊

　　測(cè)試儀通過RS485工業(yè)總線與PC 機(jī)進(jìn)行通信，其硬件接口電路如圖5所示。

　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該環(huán)境參數(shù)測(cè)試儀溫度測(cè)量顯示精度可以達(dá)到0.1℃，濕度精確到0.1%，照度可以精確到11x。由于主要器件均為I2C 數(shù)字接口，故本測(cè)試儀還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易維護(hù)、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，具有很高的實(shí)用價(jià)值；另外，獨(dú)特的雙電源供電方式更擴(kuò)展了它的適用范圍。

　　MSP430單片機(jī)熱敏電阻溫度測(cè)量系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　測(cè)量溫度一般采用熱敏電阻做傳感器，測(cè)量的方法有R—V 轉(zhuǎn)換電壓測(cè)量法和R—F 轉(zhuǎn)換頻率測(cè)量法。這兩種方法的電路復(fù)雜且成本高，電路中很多元器件直接影響測(cè)量精度。本文論述一種類R—F 轉(zhuǎn)換頻率的測(cè)量法，用NE555定時(shí)器和熱敏電阻等器件構(gòu)成振蕩器，由MSP430單片機(jī)的捕獲功能來捕獲多諧振蕩器輸出信號(hào)的高低電平并計(jì)數(shù)，熱敏電阻 Rt 與捕獲高低電平時(shí)的計(jì)數(shù)值的差值成正比關(guān)系。

　　MSP430單片機(jī)計(jì)數(shù)法測(cè)溫原理

　　以NE555定時(shí)器為核心組成典型的多諧振蕩器，把被測(cè)熱敏電阻Rt 作為定時(shí)元件之一接入電路中，NE555定時(shí)器輸出引腳接MSP430單片機(jī)的P1．2腳（Timer_A：捕獲、CCIlA輸入引腳）。系統(tǒng)電路如圖3所示。

　　由上述測(cè)量原理可知，誤差主要來源為：R1、R2精度，單片機(jī)的定時(shí)器和電容器的精度以及穩(wěn)定度。這里選用高精度（士O．001％）、溫度系數(shù)小于土 O．3×10-6／℃的精密金屬箔電阻器。因此當(dāng)選用高精度、高穩(wěn)定度的電容器，且單片機(jī)的工作頻率足夠高，就可以得到較好的測(cè)溫精度。

　　由測(cè)量原理知：被測(cè)電阻的阻值越大，測(cè)量誤差越小。筆者已應(yīng)用該方法設(shè)計(jì)出一款溫度計(jì)，測(cè)量范圍為一10～80℃，分辨率達(dá)到O．01℃，誤差在O．3℃ 以內(nèi)。該設(shè)計(jì)充分利用了MSP430單片機(jī)的捕獲功能和低功耗功能，使得電路功耗低、電路簡(jiǎn)潔、價(jià)格低廉、精度高。

　　AT89S52單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　超聲波是一種頻率在20KHz 以上的機(jī)械波，在空氣中的傳播速度約為340 m／s（20°C時(shí)）。超聲波可由超聲波傳感器產(chǎn)生，常用的超聲波傳感器兩大類：一類是采用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波，目前較為常用的是壓電式超聲波傳感器。由于超聲波具有易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度好控制，對(duì)色彩、光照度不敏感，反射率高等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于無損探傷，距離測(cè)量、距離開關(guān)、汽車倒車防撞、智能機(jī)器人等領(lǐng)域。

　　本設(shè)計(jì)的整體框圖如圖所示，主要由超聲波發(fā)射，超聲波接收與信號(hào)轉(zhuǎn)換，按鍵顯示電路與溫度傳感器電路組成。超聲波測(cè)距是通過不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差T，然后求出距離 S=CT／2，式中的C 為超聲波波速。在常溫下，空氣中的聲速約為340m／s。由于超聲波也是一種聲波，其傳播速度C與溫度有關(guān)，在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。因本系統(tǒng)測(cè)距精度要求很高，所以通過對(duì)溫度的檢測(cè)對(duì)超聲波的傳播速度加以校正。超聲波傳播速度確定后，只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離。這就是超聲波測(cè)距系統(tǒng)的基本原理。

　　超聲波信號(hào)的發(fā)射與接收電路

　　發(fā)射部分電路如圖3所示，主要由脈沖調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路，隔離電路以及驅(qū)動(dòng)電路組成，用來為超聲波傳感器提供發(fā)送信號(hào)。脈沖調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路中通過單片機(jī)對(duì)555定的復(fù)位（RESET）端的控制，使555定時(shí)器分時(shí)工作從而生產(chǎn)生脈沖頻率為40KHz，周期為30ms 的脈沖調(diào)制信號(hào)，信號(hào)波形如圖2所示，本設(shè)計(jì)中一個(gè)周期內(nèi)發(fā)送10個(gè)脈沖信號(hào)。隔離電路主要是由兩個(gè)與非門組成，對(duì)輸出級(jí)與脈沖產(chǎn)生電路之間進(jìn)行隔離。輸出級(jí)由兩個(gè)通用型集成運(yùn)放TL084CN 組成，由于超聲波傳感器的發(fā)射距離與其兩端所加的電壓成正比，因此要求電路要產(chǎn)生足夠大的驅(qū)動(dòng)電壓，其基本原理就是一個(gè)比較電路，當(dāng)輸入信號(hào)大于2．5V 時(shí)，運(yùn)放A 的輸出電壓VA=+12V，運(yùn)放B 的輸出電壓VB=-12V，當(dāng)輸入信號(hào)2．5V 時(shí)，運(yùn)放A 的輸出電壓VA=“-12V”，運(yùn)放B 的輸出電壓VB=+12V，所以在超聲傳感器兩端得到兩個(gè)極性完全相反的對(duì)稱波形， 即VB=-VA ， 所以加在超聲波傳感器兩端的電壓V=VA-VB=2VA，其兩端的電壓可達(dá)到24V，從而保證超聲波能夠發(fā)送較遠(yuǎn)的距離，提高了測(cè)量量程。


　　TOP11 放大電路與帶通濾波電路

　　接收部分的電路由放大電路，帶通濾波電路以及信號(hào)變換電路組成。放大電路和帶通濾波電路如圖4所示。由于超聲波信號(hào)在空氣中傳播時(shí)受到很大程度的衰減，所以反射回的超聲波信號(hào)非常的微弱，不能直接送到后級(jí)電路進(jìn)行處理，必須將信號(hào)放大到足夠的幅度，才能使后級(jí)電路對(duì)它進(jìn)行正確的處理。前置放大電路是由集成運(yùn)放組成的自舉式同相交流放大電路，具有很高的輸入阻抗，C5，C6，C7為隔直電容，R5，R6，R7為偏置電阻，用來設(shè)置放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。帶通濾波器采用二階RC 有源濾波器，用于消除超聲波傳播過程中受到的干擾信號(hào)的影響。

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　　該電路為二階壓控電壓源帶通濾波電路，圖中RW，C10 組成低通濾波網(wǎng)絡(luò)，C9和R12組成高通濾波網(wǎng)絡(luò)，兩者串聯(lián)組成了帶通濾波電路。集成運(yùn)放和電阻R9，RlO 一起組成同相比例放大器，為了使電路能夠穩(wěn)定工作，必須保證同相比例放大器的增益，帶通濾波器的中心頻率ω0=40kHz，電路參數(shù)可通過 AV=1+R9／R10和ω0=1／R12C2（1／RW+1／R13）確定。經(jīng)過帶通濾波后的信號(hào)經(jīng)專用儀表放大器AD620進(jìn)行放大，然后送到信號(hào)變換電路，信號(hào)變換電路主要將接收到的包絡(luò)信號(hào)變換成單片機(jī)的中斷觸發(fā)信號(hào)。由包絡(luò)檢波電路，電壓比較器和RS 觸發(fā)器組成。包絡(luò)檢波電路由二極管D3，電阻R19，和電容C13組成。經(jīng)過包絡(luò)檢波得到的信號(hào)如圖6中的V2所示。電壓比較器由集成運(yùn)放和電容電阻組成，為了消除發(fā)送探頭的干擾信號(hào)，我們將單片機(jī)P1．2輸出的信號(hào)加到電壓比較器的同相端，它的波形是250μs 的高電平，和29750μs 低電平的方波，通過二極管D3將P1.2和比較器的正向端隔離。當(dāng)P1．2輸出高電平時(shí)，通過二極管對(duì)電容C14充電，由于二極管是正向?qū)ǖ模猿潆姾芸欤?dāng)P1．2輸出為低電平時(shí)，二極管反向截止，電容通過電阻RW 和R21放電， 由于總電阻比較大，所以放電很緩慢，波形如圖6中V3所示，從圖中可看出，在沒有收到返回信號(hào)時(shí)，比較器輸出高電平，如果收到返回信號(hào)，比較器便輸出低電平，輸出波形如圖6中Vo 所示，通過這種方法就可以消除發(fā)射探頭對(duì)反射回的信號(hào)的干擾。

　　信號(hào)變換電路

　　在發(fā)送端發(fā)送超聲波信號(hào)時(shí)，P1．2輸出高電平，經(jīng)過反相器后，變?yōu)榈碗娖郊拥接|發(fā)器的R 端，因?yàn)闆]收到反射信號(hào)之前，電壓比較器輸出為高電平，所以基本RS 觸發(fā)器的輸入分別為，R=O，S=l，為0態(tài)，即Q=0，Q=1，Q 的信號(hào)加到單片機(jī)的中斷輸入端，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的中斷為下降沿觸發(fā)，輸入為高電平，不產(chǎn)生中斷。當(dāng)發(fā)送完畢時(shí)，P1．2輸出低電平，經(jīng)反相器，變?yōu)楦唠娖剿偷接|發(fā)器的R 端，沒有收到反射回的信號(hào)時(shí)，電壓比較器輸出仍為高電平，所以基本RS 觸發(fā)器的R=“1”，S=1，為保持狀態(tài)，即Q=1，Q=0，也不產(chǎn)生中斷。當(dāng)接收到反射回的信號(hào)時(shí)，電壓比較器輸出低電平，因此，基本RS 觸發(fā)器的輸入端R=“1”，S=0，觸發(fā)器工作在0態(tài)，即Q=O，Q=1。單片機(jī)的中斷輸入端的電平由高電平變?yōu)榈碗娖剑瑥亩箚纹瑱C(jī)產(chǎn)生中斷。

　　單片機(jī)的外圍電路圖如圖7所示，顯示電路由單片機(jī)控制七段數(shù)碼管進(jìn)行顯示，采用數(shù)字溫度傳感器DS18820對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)超聲波的傳播速度進(jìn)行溫度補(bǔ)償，提高測(cè)量精度。兩個(gè)按鍵用于控制測(cè)量的開始與停止以及距離與溫度顯示的切換。

　　本系統(tǒng)由于發(fā)射功率和超聲波發(fā)射探頭的原因，測(cè)量距離在10cm 到500cm 之間，在近距離測(cè)量和遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)存在誤差較大，在50cm 和200cm 之間測(cè)量時(shí)精度最好，誤差不大于1cm。在本設(shè)計(jì)中由于超聲波發(fā)射周期為10個(gè)25μs 的方波，因此發(fā)射時(shí)間為T=250μs，已知常溫下聲速C 為340m／s，可知S=CT／2=250μs／2=8．5cm，因此確認(rèn)測(cè)距盲區(qū)為9cm。即當(dāng)測(cè)量距離小于9cm 時(shí)不能正確測(cè)量。