1 全方位超聲測(cè)距系統(tǒng) 摘要： 本設(shè)計(jì)基于超聲波測(cè)距原理，以單片機(jī)（ +為控制核心，采用渡越時(shí)間測(cè)量法測(cè)距，步進(jìn)電機(jī)配合完成正反轉(zhuǎn)等各種動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了全方位超聲測(cè)距。系統(tǒng)可在 實(shí)時(shí)顯示溫度、距離和角度 。 本設(shè)計(jì) 考慮到溫度會(huì)對(duì)本系統(tǒng)測(cè)量的影響， 根據(jù)超聲波傳播速度與溫度的數(shù)學(xué)補(bǔ)償公式，采取軟件編程的方式予以科學(xué)合理的補(bǔ)償，大大減少了溫度變化對(duì)測(cè)量的影響，提高了測(cè)量精度。另一方面，在實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的設(shè)計(jì)方面，我們用 片取代了單片機(jī)外圍擴(kuò)展硬件電路，提高了計(jì)數(shù)的穩(wěn)定性、可靠性、精 確度，從而提高了超聲波往返時(shí)間 t 的測(cè)量精度，最終達(dá)到了提高測(cè)距精度的目的。步進(jìn)電機(jī)采用四相八拍工作方式，步進(jìn) 相角測(cè)量也達(dá)到了很高的精度 。 關(guān)鍵字 ：超聲波 電動(dòng)機(jī) 單片機(jī) 渡越時(shí)間測(cè)量法 。 注釋：本設(shè)計(jì)技術(shù)是雷達(dá)原理的的縮影，是用來(lái)精密測(cè)量周圍 360度內(nèi)的物體，并能準(zhǔn)確判斷方向，是對(duì)專業(yè)高科技技術(shù)的很好的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，有利于今后的學(xué)習(xí)和深造。它的 意義是深遠(yuǎn)的。 目 錄 2 1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 1 1 設(shè)計(jì)要求 1 1 任務(wù) 4 1 2 設(shè)計(jì)總體方案 . 2 1 設(shè)計(jì)思路和部分原理論證 4 （ 1）渡越時(shí)間測(cè)量法原理 4 （ 2） 超聲波發(fā)射器原理 5 （ 3） 盲區(qū)及發(fā)、收時(shí)序 6 （ 4 溫度補(bǔ)償 6 （ 5 步進(jìn)電機(jī)測(cè)相原理 6 案論證與比較 10 （ 1） 控制方案 10 （ 2）距離測(cè)量 10 （ 3）超聲波發(fā)送脈沖的產(chǎn)生 硬件電路設(shè)計(jì) 13 聲波發(fā)送部分 13 波接收及處理部分 13 進(jìn)電機(jī)部分 15 示部分 16 分 16 源部分 16 .3 字系統(tǒng)與模擬系統(tǒng) 18 源的干擾與抑制 19 地技術(shù) 20 離技術(shù)與屏蔽線的使用 21 波技術(shù) 22 用芯片的抗干擾措施 23 激振蕩及其消除方法 24 放參數(shù)測(cè)量介紹 26 .件流程圖 序列單 軟件 使用方法 . 37 .測(cè)量?jī)x器及型號(hào) .測(cè)試方法 . 測(cè)量數(shù)據(jù) 69 驗(yàn)誤差分析 .論 70 參考文獻(xiàn) 70 附錄 元器件清單 71 后續(xù) 73 4 1系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 計(jì)要求 務(wù) 設(shè)計(jì)并 制作一個(gè) 超聲波 測(cè)距系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全方位距離的實(shí)時(shí)測(cè)量。測(cè)量距離大于 1 米， 并能測(cè)方向。 精度小于 1區(qū)盡量小。 計(jì)總體方案 計(jì)思路 和部分原理論證 整個(gè)系統(tǒng)由發(fā)射、接收、回波處理、系統(tǒng)控制、顯示、電機(jī)控制和電源七個(gè)部分組成。發(fā)射部分的任務(wù)是將 生的 40號(hào)放大后提供給超聲波換能器，由此將超聲波發(fā)射出去；接收電路則接收由被測(cè)物反射回來(lái)的回波信號(hào)，然后經(jīng)回波處理部分放大、濾波、整形、反相后形成寬脈沖觸發(fā)信號(hào)對(duì)判決電路進(jìn)行觸發(fā)；系統(tǒng)控制電路的作用是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理；顯示部分負(fù)責(zé)將距離、角 度信息顯示出來(lái)；電機(jī)部分則控制發(fā)射、接收換能器的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)全方位掃描；電源為整個(gè)系統(tǒng)提供電源?？驁D如下： F P G 換能 器發(fā) 送 換能 器單片機(jī)系統(tǒng)顯 示 放 大整 形測(cè) 溫放 大驅(qū) 動(dòng) 模 塊 步 進(jìn) 電 機(jī)濾 波反 相反 相鍵 盤(pán)1 2 1 圖系統(tǒng)總體框圖 （ 1）渡越時(shí)間測(cè)量法原理 檢測(cè)從超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)的傳播到接收器的時(shí)間，即渡越時(shí)間。渡越時(shí)間與氣體中的聲速相乘，就是聲波傳輸?shù)木嚯x。考慮實(shí)際情況，采用異地脈沖反射式來(lái)測(cè)距，即需測(cè)距離式聲波傳輸距離的一半： 12L 中， L 為待測(cè)距離， v 為超聲波的聲速， t 為渡越時(shí)間。由下式計(jì)算測(cè)量誤差 6 式中， L 為測(cè)距誤差， 為聲 速， t 為時(shí)間測(cè)量誤差， 為聲速誤差。若要求測(cè)距誤差小于 知聲速 344m/s(20時(shí) )，忽略聲速誤差，那么測(cè)量時(shí)間的誤差： （ 6） 顯然，直接用秒表測(cè)時(shí)間是不現(xiàn)實(shí)的。因此，實(shí)現(xiàn)聲波測(cè)距必須避開(kāi)直接測(cè)量時(shí)間的方法，才能獲得實(shí)用的測(cè)長(zhǎng)精度。 我們利用 脈沖計(jì)數(shù)的方法，間 接測(cè)量時(shí)間 ，可以把聲波的時(shí)間精度提高到所需的準(zhǔn)確度，也就是把超聲波往返時(shí)間轉(zhuǎn)化為對(duì)計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù) N 的測(cè)量，所以上式可寫(xiě)成 2/ 式中， S 為等效標(biāo)尺， ， f 為計(jì)數(shù)脈沖的頻率， v 為聲速，所以 )2/( 在本系統(tǒng)中，計(jì)數(shù)脈沖的頻率 f 40 （ 2） 超聲波發(fā)射器原理 總體上講超聲波發(fā)生器可以分為兩大類 :一類使用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型，磁致伸縮型和電動(dòng)型等 ;機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。我們選用壓電型。 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(lái)工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板 ,當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào) ,其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí) ,壓電晶片將會(huì)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(hào) ,這時(shí)它就成為超聲波接收器了。經(jīng)分析和大量實(shí)驗(yàn)表明，頻率為 40右的超聲波在空氣中傳播的效率最佳，同時(shí)為了處理方便，發(fā)射的超聲波被調(diào)制成 40右、具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號(hào)。 7 （ 3） 盲區(qū)及發(fā)、收時(shí)序 由于電聲換能器的電氣阻尼振蕩和機(jī)械阻尼振動(dòng)共同作用下，產(chǎn)生余振阻尼衰減信號(hào)，在換能器由發(fā)射狀態(tài)轉(zhuǎn)入接收狀態(tài)后，首先接收到的信號(hào)是這種余振信號(hào)（繞射），在此信號(hào)衰減到 足夠小的時(shí)間內(nèi)，換能器接收到的回波信號(hào)與阻尼衰減信號(hào)疊加混淆，使電路鑒別不出真正的回波。在這段時(shí)間內(nèi)收到的回波，系統(tǒng)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行屏蔽，以免發(fā)生誤判。這樣就導(dǎo)致了盲區(qū)的產(chǎn)生。 工作時(shí)序示意圖如下： a a ab c b bc a 脈沖為發(fā)送端的置位脈沖，同時(shí)作為計(jì)時(shí)器的起始脈沖； b 脈沖為虛假脈沖 (由繞射產(chǎn)生，應(yīng)避開(kāi) )； a 、 b 的時(shí)間間隔為盲區(qū)； c 脈沖為接受端接收到的有效回波脈沖，用于停止計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)。程序的主要任務(wù)就是檢測(cè) a 、 啟停計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)，進(jìn)而得出時(shí)間，再由數(shù)據(jù)處理 、修正單元計(jì)算出實(shí)際距離，然后供顯示。 （ 4） 溫度補(bǔ)償 聲音在 25空氣中傳播速度的理論值為 344m/s，這個(gè)速度在 0時(shí)降為334m/s。超聲波在媒質(zhì)中的傳播速度和溫度關(guān)系很大，為提高測(cè)距精度，我們必須要采取溫度補(bǔ)償措施，降低溫度變化對(duì)測(cè)量精度的影響。聲速和溫度的關(guān)系可以用以下公式來(lái)表示 : v = 3 3 1 . 4 5 12 7 3 . 1 6t （ m/s） 我們采用數(shù)字溫度傳感器 8溫，然后利用 上式算出當(dāng)前聲速，從而得到精確的距離。 （ 5） 步進(jìn)電機(jī)測(cè)相原理 8 步進(jìn)電機(jī)有兩種基本的形式：可變磁阻型和混和型。步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理，結(jié)合圖 1 的結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行敘述。 圖 1 是一種四相可變磁阻型的步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。這種電機(jī)定子上有八個(gè)凸齒，每一個(gè)齒上有一個(gè)線圈。線圈繞組的連接方式，是對(duì)稱齒上的兩個(gè)線圈進(jìn)行反相連接 ，如圖中所示。八個(gè)齒構(gòu)成四對(duì)，所以稱為四相步進(jìn)電機(jī)。 它的工作過(guò)程是這樣的：當(dāng)有一相繞組被激勵(lì)時(shí)，磁通從正相齒，經(jīng)過(guò)軟鐵芯的轉(zhuǎn)子，并以最短的路徑流向負(fù)相齒，而其他六個(gè)凸齒并無(wú)磁通。為使磁通路徑最短，在磁場(chǎng)力的作用下，轉(zhuǎn)子被強(qiáng)迫移動(dòng)，使最近的一對(duì)齒與被激勵(lì)的一相對(duì)準(zhǔn)。在圖 1(a)中 A 相是被激勵(lì)，轉(zhuǎn)子上大箭頭所指向的那個(gè)齒，與正向的 這個(gè)位置再對(duì) 圖 1中的 (b)，轉(zhuǎn)子向反時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò) 15 。若是 D 相被激勵(lì)，如圖 1 中的 (c)，則轉(zhuǎn)子為順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò) 15 。下一步是 C 相被激勵(lì)。因?yàn)?C 相有兩種可能 性： A B C D 或 A D C B。一種為反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；另一種為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。但每步都使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 15 。電機(jī)步長(zhǎng) (步距角 )是步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)之一，不同的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)步長(zhǎng)大小的要求不同。改變控制繞組數(shù) (相數(shù) )或極數(shù) (轉(zhuǎn)子齒數(shù) )，可以改變步長(zhǎng)的大小。它們之間的相互關(guān)系，可由下式計(jì)算： 360 PN 式中： 步長(zhǎng)； P 為相數(shù)； N 為轉(zhuǎn)子齒數(shù)。在圖 1 中，步長(zhǎng)為 15 ，表示電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要 24 步。 混和步進(jìn)電機(jī)的工作原理 在實(shí)際應(yīng)用中，最流行的還是混和型的步進(jìn)電機(jī)。但工作原理與圖 1 所示的 9 可變 磁阻型同步電機(jī)相同。但結(jié)構(gòu)上稍有不同。例如它的轉(zhuǎn)子嵌有永磁鐵。激勵(lì)磁通平行于 X 軸。一般來(lái)說(shuō)，這類電機(jī)具有四相繞組，有八個(gè)獨(dú)立的引線終端，如圖 2a 所示?；蛘呓映蓛蓚€(gè)三端形式，如圖 2b 所示。每相用雙極性晶體管驅(qū)動(dòng)，并且連接的極性要正確。 圖 3 所示的電路為四相混和型步進(jìn)電機(jī)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的基本方式。它的驅(qū)動(dòng)電壓是固定的 。表 1 列出了全部步進(jìn)開(kāi)關(guān)的邏輯時(shí)序。 其中，用“ 表“ 1”，“ 表“ 0”。 四相混和型步進(jìn)電機(jī)，有一特點(diǎn) 很有用處。它可以用半步方式驅(qū)動(dòng)。就是說(shuō)，在某一時(shí)間，步進(jìn)角僅前進(jìn)一半。用單個(gè)混合或用雙向開(kāi)關(guān)即可實(shí)現(xiàn)，這種邏輯時(shí)序由表 2 列出。 四相混和型步進(jìn)電機(jī)，也能工作于比額定電壓高的情況。這可以用串聯(lián)電阻 10 進(jìn)行降壓。因?yàn)?1 相和 2 相， 3 相和 4 相是不會(huì)同時(shí)工作的，所以每對(duì)僅一個(gè)降壓電阻，串接在圖 3 中的 X 和 Y 點(diǎn)之間 。 值得注意的是，電機(jī)步進(jìn)為 1 2 3 4 的順序。在同一時(shí)間，有兩相被激勵(lì)。但是 1 相和 2 相， 3 相和 4 相絕對(duì)不能同時(shí)激勵(lì)。 由此上述原理即可設(shè)計(jì)出步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)時(shí)序。 我們選用四相步進(jìn)電機(jī) ,其中有四個(gè)電磁鐵線圈 ,也 就是有四相 ,每?jī)蓚€(gè)組成一組 ,如下圖所示 . 對(duì) A 相加脈沖時(shí) ,在外側(cè)定子線圈的上方為 N 極 ,下方為 S 極 S 極在上側(cè)面 N 極在下側(cè) ,若對(duì) B 加脈沖 ,則定子的右側(cè)為 N 極 ,左側(cè)為 S 極 ,轉(zhuǎn)子向右 90 方向 由于加上 A 相 B 相脈沖 ,轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)動(dòng) . 這樣在電機(jī)上按 A 相 B 相順序加上脈沖 ,則電機(jī)可繼續(xù)向右旋轉(zhuǎn) 這時(shí)的轉(zhuǎn)速與所加脈沖的頻率成比例 頻率高轉(zhuǎn)速快 ,電機(jī)的轉(zhuǎn)速完全能由數(shù)字決定 或旋轉(zhuǎn)一周所需要的脈沖數(shù) ,本電機(jī)為 脈沖 給步進(jìn)電機(jī)的脈沖為 40以步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn) 360 需要的時(shí)間 t: 3 6 0 1 100 . 9 / 4 0t m Z 脈 沖滿足題目步進(jìn)電機(jī)在 100 秒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)一周（ 360）的要求。 步進(jìn)電機(jī)在 40沖的控制下，將準(zhǔn)確地每次轉(zhuǎn)動(dòng) ，對(duì) 40脈沖計(jì)數(shù)，就可準(zhǔn)確得到對(duì)應(yīng)的角度。 11 案論證與比較 （ 1） 控制方案 方案一 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)方案；采用單片機(jī)定時(shí)器產(chǎn)生超聲波發(fā)射器所需 40K 方波，發(fā)射時(shí)間由單片機(jī)測(cè)取。步進(jìn)電機(jī)亦由單片機(jī)控制。當(dāng)按鍵輸入開(kāi)始掃描命令時(shí)，步進(jìn) 電機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，超聲波發(fā)射器開(kāi)始發(fā)射一次超聲波群，同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)超聲波接收器接受到經(jīng)反射得到的回波時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生一次中斷，中斷中停止計(jì)時(shí)得到所需時(shí)間數(shù)據(jù)（步進(jìn)電機(jī)計(jì)時(shí)器不停），計(jì)算得到障礙物的距離、角度，顯示并發(fā)往 。然后開(kāi)始下一次測(cè)量。 方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī) +案；由 生超聲波發(fā)射器所需的脈沖群和步進(jìn)電機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以及記時(shí)工作；單片機(jī)控制裝置的開(kāi)始和結(jié)束以及每一次測(cè)量的起停。每次測(cè)量由單片機(jī)計(jì)算處理、顯示。 方案一系統(tǒng)規(guī)模小，有一定靈活性，但是需要的定時(shí)器數(shù)目很多，且單片機(jī)（ 89生 40K 的方波信號(hào)有較大誤差，將使超聲波發(fā)射接收裝置的靈敏度降低，且控制難度大，控制效果不理想，難以達(dá)到題目要求。方案二充分考慮了單片機(jī)控制功能力強(qiáng)和 速、易操作的特點(diǎn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、規(guī)模較小、可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制，且精度高，易于擴(kuò)展。 鑒于以上分析，本系統(tǒng)使用方案二。 （ 2）距離測(cè)量 方案一：相位檢測(cè)法；通過(guò)比較發(fā)射波和反射波的相位，推算出時(shí)間 t，進(jìn)而得出距離。此法精度高，但檢測(cè)的范圍有限。且要做到精確的相位檢測(cè)，硬件電路相當(dāng)復(fù)雜。 方案二：聲波幅值檢測(cè)法；檢測(cè)回射波的幅值。在發(fā)射功率一定的情況 下，回射波幅值隨測(cè)量距離的增大而衰減，而回射波幅至的大小將直接影響測(cè)量的精度。此法易受反射波的影響，反射回波幅值的大小直接影響者測(cè)量的精度，在發(fā)*射功率一定的情況下，隨著測(cè)量距離的增大，反射波幅度衰減較大，不易測(cè)量。因此該方案只適合粗略測(cè)量，精度達(dá)不到題目中的要求。 方案三：固定距離標(biāo)定法；這種方法是指在現(xiàn)場(chǎng)先找一個(gè)固定距離 行 12 測(cè)量，其回聲時(shí)間為 段聲程內(nèi)的聲速為 后對(duì)待測(cè)目標(biāo)物進(jìn)行測(cè)量，若收到目標(biāo)物 的回聲時(shí)間為 ： 1212F F XS v tS v t 式中 是已知的，且在相同條件下或兩聲速相差不大時(shí)， 式相除得到： 只要精確地測(cè)量出標(biāo)定距離，取得正確的標(biāo)定回波和目標(biāo)回波時(shí)間，就能使測(cè)距值 所要求的準(zhǔn)確度。此法對(duì) 依賴過(guò)大，在沒(méi)有精確測(cè)量工具的前提下，不太可取。而且，此法的主要目的就是避開(kāi)溫度不均對(duì)聲速的影響，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，溫度恒定，這種考慮就顯得沒(méi)有必要 了。 方案四：度越時(shí)間檢測(cè)法；檢測(cè)從超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)的傳播到接收器的時(shí)間，即度越時(shí)間。度越時(shí)間與超聲波在氣體中傳播速度相乘即得聲波傳播的距離。此法不用考慮反射信號(hào)的大小，只檢測(cè)反射信號(hào)的有無(wú)，通過(guò)精確的定時(shí)，即可求出距離。適當(dāng)?shù)脑龃蟀l(fā)射功率可測(cè)量較長(zhǎng)的距離。 要做到一定精度的定時(shí)，可采用對(duì)較高頻率脈沖計(jì)數(shù)的辦法；對(duì)反射信號(hào)的檢測(cè)只用檢測(cè)其有無(wú)，不檢測(cè)其大小，因此硬件電路將大大簡(jiǎn)化。另外通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)溫，得出當(dāng)前溫度，從而算出當(dāng)前聲速。利用 12L 可以得到相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果。 鑒于以上分析，我們選用方案四。 （ 3）超聲波發(fā)送脈沖的產(chǎn)生 方案一 ： 單片機(jī)產(chǎn)生；該方案既可以采用單片機(jī)定時(shí)器產(chǎn)生 40K 方波，又可以對(duì)單片機(jī) 12振進(jìn)行 300 分頻得到 40K 方波，但是這兩種方法都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)：頻率誤差大。這樣就可能導(dǎo)致超聲波發(fā)射器達(dá)不到最大功率，使測(cè)量范圍受到影響。另外，此方案對(duì)于諧振頻率偏離 40換能器顯得有 13 些束手無(wú)策。 方案二 ： 脈沖輸出 其基本原理是：以頻率控制字 K 為步進(jìn)，對(duì)相位增量進(jìn)行累加，以累加器的最高位（進(jìn)位位）作為輸出， 輸出頻率為： /2 f其中， 參考時(shí)鐘頻率， N 為累加器長(zhǎng)度。 該方案穩(wěn)定度和精度都特別高，而且輸出頻率可以任意設(shè)定，對(duì)于諧振頻率偏離 40換能器而已，完全不受影響。 鑒于以上分析，我們采用方案二。 14 硬件電路設(shè)計(jì) 聲波發(fā)送部分 超聲波發(fā)送脈沖信號(hào)由 生 ,將脈沖信號(hào)放大用以驅(qū)動(dòng)超聲波換能器發(fā)送超聲波。并由 制脈沖群的脈 沖個(gè)數(shù)（ 10 脈沖）及脈沖群之間的時(shí)間間隔（連續(xù)發(fā)送） ,其發(fā)送間隔取決于要求測(cè)量的最大距離。若在有效測(cè)距范圍內(nèi)有被測(cè)物 ,則在后一路探測(cè)波束發(fā)出之前應(yīng)當(dāng)接收到前一路發(fā)出的反射波 ,否則認(rèn)為前一路沒(méi)有探測(cè)到物體。按有效測(cè)距范圍及最大測(cè)量距離可以算出最短的脈沖群間隔發(fā)送時(shí)間。例如 ,最大測(cè)距距離為 2m 時(shí) ,脈沖間隔時(shí)間 t=2D/C=22/340 12,實(shí)際應(yīng)取 t 12們最后確定為 50電路圖如下： 1 220。 1 超聲波發(fā)射部分 波接收及處理部分 超聲波接收是用來(lái)將探測(cè)波回波的聲能 轉(zhuǎn)換為電信號(hào) ,實(shí)現(xiàn)超聲波回波的接收。在被測(cè)物距離較遠(yuǎn)的情況下 ,回波很弱 ,一般在 ，為此需要將信號(hào)放大 1000 倍左右。放大后的信號(hào)經(jīng)濾波、整形后輸出一個(gè)方波信號(hào) ,此方波信號(hào)經(jīng)反相器 74向 數(shù)控制器發(fā)出申請(qǐng) ,停止計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，單片機(jī)讀取時(shí)間計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。電路圖如下： 15 1452 367867412V+1222456786 圖示 2。 2 超聲波接收部分電路圖 進(jìn)電機(jī)部分 電機(jī)采用四相八拍工作方式，需要對(duì)電機(jī)的每“一相”進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電路中，選用 林頓三極管，功率電阻 數(shù)為 8 、 2W，在 C 極與電機(jī)電源之間接入一個(gè)保護(hù)二極管 （型號(hào) 防止功率管 T 從工作狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)時(shí)，由于感性電機(jī)繞組電流的連續(xù)性而會(huì)在三極管 C 極上產(chǎn)生一個(gè)較強(qiáng)的反向電動(dòng)勢(shì)（電流），而損害三極管 ;E 和 C 極間的二極管（型號(hào) 加入是為了增大三極管的反向耐壓值，起到泄流保護(hù)作用。驅(qū)動(dòng)電路如下： V+12 。 3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分電路圖 其工作原理是：當(dāng)在 A、 B、 C、 D 電平輸入端輸入高電平時(shí)，使中光敏二極光發(fā)光，從而光耦三極管工作。因三極管的 C 極、 E 極的電流大約滿足相等的關(guān)系，故 C 極與 E 極相當(dāng)于導(dǎo)通，從而形成電源到地的回路，使次的達(dá)林頓三極管無(wú)法工作，再使電機(jī)的該相不能工作。反之，當(dāng) A、 B、 C、 D 電平輸入為低時(shí)， 17 使用權(quán)光耦三極管不工作，從而使達(dá)林頓三極管工作，最終驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 示部分 單片機(jī)將所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理后，實(shí)時(shí)地將數(shù)據(jù)送給 128 64 液晶屏（ 示，顯示信息包括：距離、角度、狀態(tài)。 分 我們采用 沖發(fā)送控制、接受處理進(jìn)行控制。單片機(jī)只控制整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)位與啟動(dòng)，在整個(gè)收發(fā)過(guò)程中，單片機(jī)完全不干預(yù)，而是由 部的狀態(tài)機(jī)來(lái)，控制脈沖發(fā)射的啟動(dòng)與停止，控制回波計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止，控制收發(fā) 干擾的消除。這樣，整個(gè)系統(tǒng)便工作在了極高的速度下，大大提高了測(cè)量的精度。并且，使單片機(jī)能集中在人機(jī)界面的處理。 部框圖如下： 8 9 s 5 2 單 片 機(jī)單 片 機(jī) 到 片 內(nèi)總 線 接 口片 內(nèi) 總 線總 線 到 鍵 盤(pán) 接 口 總 線 到 顯 示 接 口4 0 k H z 直 接 頻 率 合 成 系 統(tǒng)鍵 盤(pán) 顯 示脈 沖 輸 出F P G 控 制 器回 波 輸 入計(jì) 數(shù) 門(mén) 閘 控 制 計(jì) 數(shù) 器I O 接 口步 進(jìn) 電 機(jī) 控 制圖 2。 5成框圖 18 源部分 電源部分輸出 5V， 12V 電壓供給整個(gè)系統(tǒng)。電源采用橋式全波整流，大電容濾波，三端穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓的方法，產(chǎn)生各種直流電壓。穩(wěn)壓芯片采用的是7805、 7905、 7812、 7912，典型電路如下： +-+-+電壓（ 5V、 12V）輸出前都經(jīng)過(guò)了電感 +電容組合網(wǎng)絡(luò)濾波，經(jīng)實(shí)測(cè)，紋 波均小于 3 19 3、 硬件設(shè)計(jì)時(shí)的抗干擾技術(shù) 單片機(jī)系統(tǒng)在電子設(shè)計(jì)的各領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，但在某些控制系統(tǒng)中若存在強(qiáng)靜電場(chǎng) (如大功率電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、磁力開(kāi)關(guān)、變壓器 )，對(duì)單片機(jī)來(lái)講都是致命的干擾源，盡管電路和程序設(shè)計(jì)得都很合理但單片機(jī)在上述環(huán)境下也很難能正常工作。另外來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種干擾即使不會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行失常，也會(huì)引起數(shù)據(jù)采集測(cè)量誤差加大等問(wèn)題，所以在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)， 應(yīng)事先充分考慮抗干擾性的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后再去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。 單片機(jī)主要有以下幾種干擾： (1)(2)(3) 硬件抗干擾技術(shù)是設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)首選的抗干擾措施，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸通道。只要合理地布置與選擇有關(guān)參數(shù)，硬件抗干擾措施就能抑制系統(tǒng)的絕大部分干擾。常用的硬件抗干擾措施有：接地技術(shù)、屏蔽技術(shù)、隔離技術(shù)及濾波技術(shù)等。 字系統(tǒng)與模擬系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng)多為數(shù)字系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)相互聯(lián)系的混合系統(tǒng)，模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的最大差別在于用來(lái)代表這些信號(hào)的能量在頻域中的分布情況，因此數(shù)字信號(hào)更容易進(jìn)入不屬于它們的電路中去，產(chǎn)生干擾。 數(shù)字電路除輸入引腳以外 的其它引腳 (電源腳、輸出腳等 )中輸 入外來(lái)信號(hào)很難影響電路的輸出， 而模擬電路很容易受到從芯片任何引腳輸入的信號(hào)的影響(最主要的是輸入信號(hào)和電源 )。模擬信號(hào)畸變的主要原因是來(lái)自數(shù)字信號(hào)、電源線和接地平面等其它信號(hào)源的電容耦合。對(duì)于最常見(jiàn)的數(shù) 字信號(hào) (或時(shí)鐘信號(hào) )與模擬信號(hào)的耦合，解決方法是： (1)就要求在電路設(shè)計(jì)時(shí)要使數(shù)字信號(hào)盡可能遠(yuǎn)離模擬信號(hào)； (2) (3)盡可能以 90 交叉； (4)模 擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間設(shè)置屏蔽； (5)要使數(shù)字地或電源平面延伸到電路的模擬部分之 20 下； (6)盡可能的使用速度慢的邏輯系列； (7)振蕩。 數(shù)字信號(hào)中最為典型的是時(shí)鐘信號(hào)，常用于產(chǎn)生單片機(jī)的工作時(shí)序脈沖，不僅是受噪聲干擾最敏感的部位，同時(shí)也是單片機(jī)對(duì)外發(fā)射輻射干擾和引起內(nèi)部干擾的噪聲源。數(shù)字電路在時(shí)鐘邊沿存在著相當(dāng)大的電源浪涌電流，浪涌電流與電源和地間的電阻共同作用會(huì)產(chǎn)生噪聲， 為使電源的浪涌電流盡可能小，應(yīng)提供良好的旁路電容。多數(shù)模擬信號(hào)以地信號(hào)為準(zhǔn)，如果模擬地有任何干擾，則必將疊加到模擬信號(hào)上，同樣，與模擬器件相連的電源上的噪聲也會(huì)影響正在處理的信號(hào)。使用單獨(dú)的數(shù)字和模擬電源將有助于減少數(shù)字電路對(duì)模擬電路的干擾，在使用單獨(dú)電源有困難的情況下，可以對(duì)模擬電源進(jìn)行單獨(dú)隔離。模擬電路除了要求電源本身具有較小噪聲外，還要在較寬的范圍內(nèi)有較低的輸出阻抗，這樣在電源上某部分產(chǎn)生的噪聲就不會(huì)傳輸?shù)狡渌牟糠秩ァｊP(guān)于接地和電源干擾的抑制，在后文中會(huì)有詳細(xì)介紹。另外，模擬電路越復(fù)雜，數(shù)字信號(hào)對(duì)其 影響的機(jī)會(huì)就越多，可能時(shí)用數(shù)字電路代替模擬電路，使模擬部分盡可能簡(jiǎn)單。 源的干擾與抑制 (1)在直流電源電路中由于單片機(jī)及一些存儲(chǔ)器、接口電路等都是數(shù)字電路，所以在電源電路會(huì)產(chǎn)生峰值很大的尖峰電流， 供電電源是外部瞬時(shí)脈沖竄入系統(tǒng)的主要通道，必須對(duì)其采取必要的抗干擾措施，如電源濾波、變壓器屏蔽隔離等。設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)實(shí)用的一些措施有：采用 鉭電容或電解電容加在電源線與地線之間，作為旁路電容濾除紋波；在數(shù)字芯片的電源輸入處采用一個(gè) 20F 的電解電容并聯(lián)形成電荷池接地，有效地抑制了數(shù)字芯片對(duì)電源的影響。電容連線靠近電源端并盡量粗短，一般直接用焊錫連接；1 感組成的濾波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行濾波，以除去干擾。電感采用雙線繞法 如圖 示；其中 F 電容用來(lái)抑制高頻， 100 F 電容用來(lái)抑制低頻分量電感線圈可以抑制其變化的電流電壓使電源具有一個(gè)穩(wěn) 圖 電源濾波電路 定的電壓輸出，使整個(gè)系統(tǒng)正常工作。 (2)在使用的市電供電電網(wǎng)中，正常的 50弦波形上疊加有許多高電壓的尖峰脈沖信號(hào)，這些信號(hào) 會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常工作，可產(chǎn)生較大干擾。抑制和消除工頻干擾，常用的方法是在 A/D 轉(zhuǎn)換電路之前加 波器，或者采用采樣時(shí)間是 50工頻期整數(shù)倍的雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器。硬件抗干擾措施無(wú)法完全抑制工頻干擾時(shí)，可采用軟件方法，具體 實(shí)現(xiàn)已在算法章節(jié)中的“ 軟件濾波 ” 做 過(guò)相應(yīng)介紹。 地技術(shù) 接地的目的有三個(gè)：為各電路的工作提供基準(zhǔn)電位、安全和抑制干擾。據(jù)此可將接地方式分為三類：安全接地，作為一種保護(hù)措施，防止強(qiáng)電的高電壓、大容量危及人身安全，所有測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)使用的電子設(shè)備的外殼、底盤(pán)、機(jī)座都應(yīng)接地；工作接地 ，信號(hào)回路接于基準(zhǔn)導(dǎo)體或基準(zhǔn)電位點(diǎn)；屏蔽接地，電纜、變壓器等屏蔽層的接地。屏蔽接地的具體注意事項(xiàng)在后文中會(huì)有所介紹。 接地連接可能構(gòu)成大量令人討厭的干擾源，特別是大型電子設(shè)備流入大地的電流將造成各接地連接之間的電位差，形成較強(qiáng)的干擾。同時(shí)適當(dāng)?shù)?接地方法也是抑制干擾的 主要方法或?qū)ο到y(tǒng)的一種保護(hù)措施。 一般在控制系統(tǒng)中有三類地：(1)稱為工作地，指系統(tǒng)中小信號(hào)回路、控制電路、邏輯電路、直流電流電路的地線。 (2)被控制或被撿測(cè)對(duì)象比如繼電器、電磁閥等電器的地線。 (3)系統(tǒng)中 電 機(jī) 等構(gòu)件的接地。這三類地線最好相應(yīng)獨(dú)立，同時(shí)系統(tǒng)接地 常采用以下一些處理措施： (1)低頻電路全部于一點(diǎn)接地； (2)高頻電路就近分開(kāi)接地； (3)數(shù)字地與模擬地分 開(kāi)走線，只在一點(diǎn)匯在一起，或用電感相連。 22 電子設(shè)備種類繁多，頻率從直流到微波、能量從微弱信號(hào)到大功率都有，它們的接地應(yīng)該根據(jù)設(shè)備種類、性能、測(cè)試要求等不同分別予以考慮。 離技術(shù)與屏蔽線的使用 隔離技術(shù)是將易受干擾的部分和干擾源隔離開(kāi)來(lái)，使兩者之間僅保持信號(hào)關(guān)系，但不直接發(fā)生電的關(guān)系，以此達(dá)到抗干擾的目的。常用的隔離方法為光電隔離、變壓器隔離 、繼電器隔離等。光電隔離是將兩個(gè)電路的電信號(hào)隔離開(kāi)，通過(guò)光耦合來(lái)傳遞信號(hào)。這樣能保證信號(hào)的正確傳輸，又具有較高的電氣隔離和抗干擾能力。光耦合不僅可以隔斷噪聲信號(hào)還可以實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換；繼電器隔離是利用繼電器的線圈接受電氣信號(hào)，利用觸點(diǎn)發(fā)送和輸出信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)抗干擾隔離；脈沖變壓器可實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的隔離，但不能傳遞直流分量，常用于不要求傳遞直流分量的數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出系統(tǒng)中。 屏蔽是指用屏蔽體把通過(guò)空間進(jìn)行電磁場(chǎng)耦合的部分隔離開(kāi)來(lái)，阻斷空間場(chǎng)的耦合通道。設(shè)計(jì)中最常使用的屏蔽技術(shù)是利用屏蔽線對(duì)傳輸?shù)挠行盘?hào)進(jìn)行保護(hù)。 屏蔽線有用于低頻設(shè)備的單芯、兩芯及多芯普通屏蔽線，雙絞屏蔽線和用于高頻設(shè)備的同軸電纜等。良好的屏蔽是和接地緊密相連的，由于其使用環(huán)境、條件及傳輸信號(hào)的不同，因此在實(shí)施屏蔽時(shí)的接地方式也不同。如果用于低頻設(shè)備測(cè)試連接的屏蔽線的屏蔽層有兩個(gè)以上接地點(diǎn)時(shí)，有可能通過(guò)屏蔽層構(gòu)成噪聲地線回路而產(chǎn)生噪聲電流，從而在屏蔽芯線上產(chǎn)生噪聲電壓，所以應(yīng)盡量采用單點(diǎn)接地方式。但即使采用單點(diǎn)接地，芯線與屏蔽層間的分布電容也將產(chǎn)生噪聲耦合，從而形成意想不到的干擾或造成屏蔽防護(hù)作用的降低。進(jìn)行信號(hào)屏蔽線連接時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題： (1) (2)空的屏蔽層往往會(huì)形成更嚴(yán)重的干擾； (3)測(cè)量設(shè)備的地極易形成噪聲干擾； (4)蔽層接測(cè)量設(shè)備的公共地； (5)蔽層接于信號(hào)源對(duì)地低阻抗端。 對(duì)高頻 設(shè)備屏蔽線，不宜繼續(xù)采用單點(diǎn)接地的方式，因?yàn)榇藭r(shí)導(dǎo)線間的雜散 23 電容的影響作用已不可忽視。兩端接地是一種實(shí)用的接地方法，但對(duì)于長(zhǎng)電纜傳輸信號(hào)的場(chǎng)合，應(yīng)多點(diǎn)接地，保證兩接地點(diǎn)間的電纜長(zhǎng)度不超過(guò)信號(hào)波長(zhǎng)的 1/4，以減少接 地阻抗和防止電纜傳輸中的反射干擾。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中較為實(shí)用的方法是使用雙絞線和同軸線：模塊與模塊之間的信號(hào)線用同軸線，這樣可以有效地屏蔽信號(hào)，防止信號(hào)與外部串?dāng)_；數(shù)字信號(hào)的走線則使用雙絞線，其中一根用作信號(hào)傳輸線，另一根用作屏蔽線，可以有效地抑制高頻毛刺。對(duì)于兩組平行放置的雙絞線，可采用彼此節(jié)距不同來(lái)抑制相互間的電磁感應(yīng)干擾。 波技術(shù) 濾波技術(shù)通常分為簡(jiǎn)單的濾波電容的添加和無(wú)源、有源濾波器的使用。 在系統(tǒng)中，往往只需要在合適的位置添加合適的濾波電容就可以達(dá)到很好的抗干擾效果，這在接地技術(shù)和電源噪聲抑 制方法中已介紹過(guò)，具體的添加規(guī)律還要靠實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的積累。另外常用無(wú)源或有源濾波器電路來(lái)濾除電路中已存在噪聲的干擾。 無(wú)源濾波器通常由電阻、電容、電感組成，電容、電感濾波器常用于抑制串模和共模干擾， 防止串模和共模干擾關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。串模干擾是指疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾信號(hào)；共模干擾是指不同 “ 地 ” 之間存在共模電壓，以及模擬信號(hào)系統(tǒng)對(duì)地存在漏阻抗。較 圖 電容濾波 為典型的濾波電路如 圖 示。這種結(jié)構(gòu)能有效的抑制共模 (由 成 )和串模干 擾 (由 電 路成 )。 有源濾波器由電阻、電容和運(yùn) 算放大器組成。 源濾波器中的 絡(luò)可以任意設(shè)定有源濾波器的諧振頻率，網(wǎng)絡(luò)的損耗由運(yùn)算放大器補(bǔ)償，而且濾波器可以做成高品質(zhì)因數(shù)，并且當(dāng) Q 值一定時(shí)其諧振頻率可調(diào)，因此為當(dāng)以前使用較多的一種濾波器?；緸V波器的設(shè)計(jì)有現(xiàn)成的濾波器設(shè)計(jì)表可參照，操作比較方便，在此不再累述。 24 用芯片的抗干擾措施 元器件及芯片的選擇是系統(tǒng)抗干擾的重要環(huán)節(jié)，通常遵循降額設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，并盡量在一個(gè)系統(tǒng)中減少元器件品種、型號(hào)。另外，不同元器件的抗干擾措施也不盡相同。 (1)在元器件的使用時(shí)，尤其要注意電容 的選擇。電容按介質(zhì)材料分可分為云母電容、紙介電容、陶瓷電容、塑料介質(zhì)電容和電解電容。云母電容可用于中頻、高頻及要求耐壓高的電路，但價(jià)格較貴；紙介電容適用于頻率小于 電路中，但易損壞，使用年限短；陶瓷電容分低介電常 數(shù)型 (型 )、高介電常數(shù)型 (型 )和半導(dǎo)體型 ( 型 )三 種。 、 型和 型特性基本相同，但它們沒(méi)有溫度系數(shù)線性和容差偏差小的特點(diǎn)，適宜做高頻濾波電路。 型主要用于對(duì)溫度穩(wěn)定性要求比較高的電路，如晶振、 A/D 轉(zhuǎn)換、 V/F 轉(zhuǎn)換電路的積分電路等；塑料介質(zhì)電容耐壓高，穩(wěn)定，可用于高、中頻電路，但怕 高熱；電解電容中的鋁電解電容適用于做電源濾波及低頻旁路，鉭電解電容在頻率特性、漏電特性、溫度特性方面優(yōu)于鋁電解電容，低溫時(shí)應(yīng)選鉭電解電容。電容使用時(shí)必須注意極性，同時(shí)電解電容不宜使用在交流電路中，但可在脈沖電路中使用。電容使用不當(dāng)也會(huì)成為噪聲源，如在處理微小信號(hào)時(shí)電容會(huì)因?yàn)槁╇?，或由于某?原 因 (如溫度變化 )而形成新的噪聲源。 數(shù)字電路中存在的電源線的阻抗問(wèn)題和數(shù)字電路受高速跳變的電流作用時(shí)產(chǎn)生的阻抗噪聲都可由設(shè)置合適的去耦電容來(lái)解決。 列單片機(jī)最高晶振為 12個(gè)機(jī)器周期為 1s，去耦電容 可選 振低于 6，去耦電容選用 (2)、 D/A 轉(zhuǎn)換器的干擾抑制 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換器是系統(tǒng)與外部信息的交換通道，又是數(shù)字量與模擬量共存的部位，根據(jù)它們所處位置及功能特點(diǎn)，主要受到的干擾及其改善措施為： 來(lái)自輸入 /輸出電路的干擾。 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入模擬量一般來(lái)自傳感器或放大器的輸出，因此關(guān)于測(cè)量單元的抗干擾技術(shù)，如采用差動(dòng)式測(cè)量放大器、輸 25 入濾波、隔離放大器、電壓 /電流變送器等，對(duì) A/D 裝置的抗干擾是十分必要的。應(yīng)將輸出信號(hào)就近進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，用數(shù)字量進(jìn)行信息傳輸將 增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)一般很強(qiáng)，不易受外界干擾，但往往會(huì)形成對(duì)系統(tǒng)的干擾。因此，應(yīng)將模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離。 來(lái)自供電電源的干擾。通其他芯片采取同樣的抗干擾措施，具體方法前文已介紹。 數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的竄擾。 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換電路是數(shù)字信息與模擬信息共存的區(qū)域，同樣要注意避免數(shù)字信息對(duì)模擬信息的竄擾。 A/D 轉(zhuǎn)換中的混疊噪聲。模擬信號(hào)是非有限頻帶，無(wú)論采樣頻率取多高，各個(gè)頻譜間的重疊都是不可避免的。因此，在把實(shí)際信號(hào)作為頻帶有限信號(hào)處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)采樣定理，結(jié)合對(duì)象及 精度要求，確定系統(tǒng)的采樣頻率，使混疊噪聲不影響系統(tǒng)的性能。 A/D 轉(zhuǎn)換中的量化噪聲。增加位數(shù) N 和提高采樣頻率就可以有效的降低量化噪聲。 (3)在有繼電器、接觸器、電磁閥等感性負(fù)載電路中，當(dāng)電路斷開(kāi)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的電動(dòng)勢(shì)，既會(huì)在線路上造成電磁感應(yīng)干擾，又會(huì)形成電弧干擾。抑制這種瞬變?cè)肼暩蓴_的方法是在線圈兩端并聯(lián)吸收裝置，如并聯(lián)電阻、并聯(lián)放電二極管、并聯(lián)電阻和二極管、并聯(lián) 路、并聯(lián)雙向二極管或穩(wěn)壓管等。另外，值得提醒的是，固態(tài)繼電器內(nèi)部一般有 5 10漏電流，不宜用它直接控制很 小功率的負(fù)載。 激振蕩及其消除方法 自激振蕩現(xiàn)象在分立元件電路中比集成電路中更為普遍，它是由于放大器中的正反饋造成的。正反饋往往是由于安裝、布線不合理等因素造成的，可通過(guò)合理布線、在放大器的一級(jí)的基極對(duì)地及基極對(duì)集電極間并接一個(gè)小電 容 (稱中和電容 )，或 改善電源、在放大器各級(jí)之間加上 “ 去耦電路 ” ，以消除后級(jí)通過(guò)電源 26 與前級(jí)之間的耦合形成正反饋，或通過(guò)盡可能縮短各接地線之間的距離形成自激振蕩，或通過(guò)晶體管內(nèi)部反饋形成自激振蕩。 7、 2)雖然心電信號(hào)的最低可能頻率成分只達(dá)到 應(yīng)于心臟搏動(dòng) 30次 /分 )，但為 抑制 極化電流，心電信號(hào)放大電路的低頻截止頻率必須達(dá)到心電信號(hào)的低頻截止頻率的 1/10，即 用簡(jiǎn)單 通電路實(shí)現(xiàn)。 根據(jù) 路的傳輸函數(shù)，截止頻率為2 1，理論設(shè)計(jì)值為 10 、 3 ，電路如圖 6示。由于電容 電會(huì)引起以不應(yīng)選用電解電容，而應(yīng)使用介質(zhì)特性較好的鉭電容。 圖 6通 100 500低通濾波器 ， 采用專用濾波器設(shè)計(jì)軟件 計(jì)二階貝塞爾 濾波器 ，電路 分別 如圖 6圖 6示 ： 圖 6100通濾波器 圖 6500通濾波器 為了達(dá)到任務(wù)要求的帶外衰減速率，每個(gè)濾波網(wǎng)絡(luò)均使用兩級(jí)相同的濾波電路級(jí)聯(lián)，組成 4 階貝塞爾濾波器。 系統(tǒng)中還需用到 3低通濾波器模擬電話通道，為避免使傳輸?shù)男盘?hào)失真，仍采用貝 塞爾濾波器，設(shè)計(jì)電路及參數(shù)如圖 6 設(shè)計(jì)的電路參數(shù)分別為： 圖 63通濾波器 100通： 21 ， 042 ， 01 ， 22 ; 27 500通： 591R ， 52 ， ， ; 3通： 631R ， 52 ， ， 。 (3)降低穩(wěn)壓源的噪聲 是 減少 50頻干擾的主要措施，用普通集成三端穩(wěn)壓電路直接構(gòu)成穩(wěn)壓電源難以達(dá)到 “ # # # /*液晶顯示器的地址口 */ #;10;21;32; /*變量定義與說(shuō)明 */ i,a=0; ,; c=0,e; d; 0=0 /*0顯示代碼數(shù)組 *