基于超声波传感器的障碍物检测课程设计报告(编辑修改稿)

基于超声波传感器的障碍物检测课程设计报告(编辑修改稿)内容摘要：

器，一个放电管 T及功率输出级。 它提供两个基准电压 VCC /3 和 2VCC /3。 本次仿实验中我们将利用 555 定时器构成的多协振荡器产生脉冲信号。 如图 4 所示。 图 4 555定时器构成的多协振荡器参考图 多谐振荡器应用举例： ： 将两个多谐振荡器连接起来，前一个振荡器的输出接到后一个振荡器的复位端，后一个振荡器的输出 接到扬声器上。 这样，只有当前一个振荡器输出高电平时，才驱动后一个振荡器振荡 ,扬声器发声；而前一个振荡器输出低电平时，导致后面振荡器复位并停止震荡 ,此时扬声器无音频输出。 因此从扬声器中听到间歇式的 呜 ......呜 声响。 B． 电压 —— 频率转换器： 由 555 定时器构成的多谐振荡器中，若定时器控制输入端（ 5 脚）不经电容接地，而是外加一个可变的电压源，则通过调节该电压源的值，可以改变定时器触发电位和阀值电位的大小。 外加电压越大，振荡器输出脉冲周期越大，即频率越低；外加电压越小，振荡器输出脉冲周期越小，即频率越 高。 这样，多谐振荡器就实现了将输入电压大小转换成输出频率高低的电压 — 频率转换器的功能。 低通滤波器 滤波器的工作原理是当信号与噪声分布在不同的频带中时，利用滤波器对不同频率信号有不同的衰减特点，从频率域实现信号分离。 本次试验中 采用无限增益多路反馈型滤波电路，它是一个由赋以多路反馈的理论上具有无限增益的运算放大器构成的滤波电路。 图 2 所示 分别 是 一阶有源低通滤波器和 由单一运算放大器构成的无限增益多路反馈二阶 低 通滤波电路的基本结构。 无限增益多路反馈二阶 低 通 滤波器参数如公式（ 1）。 图 5 一阶低通滤波器以及无限增益多路反馈低通滤波器 公式（ 1） 三、超声波传感器的障碍物检测电路设计思路 本次仿真实验设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。 根据超声波传感器相关资料我们了解到，超声波传感器的工作电压是在100V~150V，在本次仿真实验中，我们利用一个 2nF 的电容代替超声波传感器，因此，我们需要在电容的一端输出 100V~150V 的电压值，以满足实际超声波传感器工作需要。 由于超 声波传感器是收发两用传感器，因此在发出超声波的同时也会接收到一个 60mV~2V 左右的信号作为反馈信号，但由于信号幅值较小同时包含噪声，我们需要首先对其滤波放大。 其次，由于设计需要，我们需要将该信号转变为近似方波信号。 因此，我们设计的超声波发射电路包括升压激励模块以及 555 定时器方波发生器模块，而超声波回波接收电路包括一级低通滤波电路 、 二级低通电路、回波二值化电路模块。 当在超声波发射电路输入端利用 555 定时器方波发生器输入 VPP=5V，Vmin=0V 的方波信号时，超声波发射电路通过变压器升压使输出端 能输出VPP=100V~150V， f=40KHZ 的一个输出信号。 另外，在本次试验中我们利用一个 2nF 的电容代替超声波传感器，因此，在输出端输出 100V~150V 信号时，在另外的超声波回波电路输入端会接收到一个 VPP=60mV~2V， f=40KHZ的信号。 当在超声波回波接收电路输入端输出 VPP=60mV~2V， f=40KHZ 的正弦波信号时，我们利用两级低通滤波器进行滤波，得到所需要的波段。 然后利用比较器进行二值化处理，当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。 四、 超声波传感器的障碍物检测电路实际设计 超声波发射电路部分 在本次应用 Multisim10 软件 仿真设计试验中，。