文档介绍：《信号检测与控制》
课
程
设
计
报
告
专业:应用电子技术
报告人:杨琼范儒兵
指导老师:苏宏艮张艳阳李桂平
时间:2011年1月5日
目录
实训目的
设计思路
………………………………………………2
整理思路………………………………………………2
超声波测距原理
……………………………………………3
………………………………………3
基于单片机超声波测距仪系统构成…………………4
超声波测距原理图分析
发射电路………………………………………………4
接收电路………………………………………………5
PCB板制作及工艺
DXP2004绘制原理图和PCB图…………………………6
PCB板制板过程………………………………………9
元件装配及硬件调试
………………………………………………10
传感器调试……………………………………………10
…………………………………………11
实训总结
PCB制板过程……………………………………………12
…………………………………13
实训目的
培养学生理论应用能力,分析问题解决问题的能力,实践操作能力,实验课学****重点是掌握实验的基本理论和学生的动手能力,而不仅仅只是熟悉几个电路,提高实验效率的关键在于,除了熟悉、掌握基本的电路知识和信息外,还要多动手动脑,多问多练,在试验前阶段,我们要预想整个制板会经历那些过程,预测实验过程中会遇到哪些困难,如何解决这些困难,以此来加深对实验的了解,这样可以把实验难度降低,又提高了效率。
设计思路
方案选择
实训前,应用电子技术专业教研室出了五套超声波测距传感器实训方案供我们选择,经过小组讨论,我们选择了方案二,旋即进行方案分析,讨论方案二的可行性、方案设计应注意的事项和方案设计过程小组成员的分工等方面的内容。
整理思路
对方案的评估完成后,我们开始整理方案设计思路,制定实训计划表,分期完成各项指标。在实践紧迫的情况下,我们明确了分工,按照预先整理好的设计流程进行分工作业,即在绘制PCB板图的过程中,范儒兵负责原理图的绘制及PCB图的生成,杨琼负责PCB图的后期处理及调试;制作PCB板期间,杨琼负责制作流程,范儒兵做助手;元件的安装和仪器的调试由范儒兵负责,杨琼负责资料的收集与汇总,并小组成员共同讨论《课程设计报告》的行文思路
。
超声波测距原理
超声波探头是实现声、电转换的装置,又称超声波换能器或传感器,这种装置能发射超声波和接收生回波,并转换成相应的电信号。超声波探头按其作用原理可分为压电式、磁致伸缩式和电磁式等数种,其中以压电式最为常用。
压电式超声波传感器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。压电式超声波发生器的内部有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号,且其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动,便产生超声波(一种机械波)(逆压电效应),即为超声波发射器。反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号(压电效应),即为超声波接收器。
在某一时刻给超声波发生器施加40KHZ方波信号,发生器发出超声波,遇到被测物体后反射回来,被超声波接收器接收到。只要计算出超声波信号从发射到接收的时间差,知道在介质中的传播速度,就可以计算出被测物体的距离d=s/2=(vt)/2 。其中d为被测物到测距仪之间的距离,s为超声波往返通过的路程,v为超声波在介质中的传播速度,t为超声波从发射到接收所用的时间。
由于超声波在空气中的传播速度与温度有关,如果温度变化不大,则可认为声速基本不变。如果测距精度要求较高,则还要通过温度补偿的方法加以校正。不同温度下超声波在空气中传播速度随温度变化的关系:v=+。式中,t为实际温度(℃)。
d
s/2
s/2
超声波发射器
超声波接收器
基于单片机超声波测距仪系统构成
单
片
机
系
统
显示电路
超声波发射电路
键盘电路
超声波接收电路
温度补偿电路
电路分析
发射电路
超声波发射电路由40KHZ振荡电路、驱动电路、超声波发射器构成。
40KHZ振荡电路
驱动电路
方案二用的是555芯片,通过555芯片产生超声波发射的40KHZ的方波信号,通过调节10k的电位器可微调振荡频率。单片机I/O口输出的控制信号由555