AT89S52单片机超声波测距仪设计+电路图+原理+流程图
图 2-6 超声波发射电路图
④ 共模抑制比随增益的增加而增大，保持最小误差；
⑤ 低功耗，宽电源电压，适合电池供电电路，线性度、温度稳定性、可靠性好；
⑥ 具有较宽的共模输入范围，可以放大具有低于低电平150mV的共模电压信号；
⑦ 高精度直流、交流性能。
AD623主要应用于传感器接口、工业过程控制、低功耗医疗仪器、热电偶放大器、便携式供电仪器。它是一个典型的三级运放组合电路结构仪表放大器，能够满足对微弱信号的放大作用，具有高的放大倍数，高的输入阻抗和共模抑制比。内设过压保护和高精度偏置与反馈电阻，又有恒流源为射极提供稳定电流，有利于静态工作点及输入信号的稳定。图2-7为AD623 的原理图。
输入信号加到作为电压缓冲器的PNP 晶体管上，并且提供一个共模信号到输入放大器，每个放大器接入一个精确的50KΩ 的反馈电阻，以保证增益可编程。差分输出为：
V0= [1+ ] VC (2-14)
然后差分电压通过输出放大器转变为单端电压。6 脚的输出电压以 5 脚的电位为基准进行测量。基准端(5脚) 的阻抗是100KΩ，在需要电压/ 电流转换的应用中仅仅需要在 5 脚与 6 脚之间连接一只小电阻。+VS和-VS接双极性电源(VS = ±2.5V～±6V)或单电源( +VS = 3. 0V～12V ，- VS = 0)。靠近电源引脚处加电容去耦。去耦电容最好选用0.1μF的瓷片电容和10μF的钽电解电容。AD623的增益G由RG进行电阻编程，或更准确的说，由1脚和8脚之间的阻抗来决定。RG可以由以下公式计算：
= (2-15)
在数据采集系统中，由于超声波传感器是容性的器件，受共模干扰比较大，因此需要差分放大器进行信号放大和消除共模干扰。本设计介绍的可编程增益运算放大器AD623很好的实现了这一功能。实验结果表明，该数据采集系统功耗低，采集精度高，能够满足大部分试验和科研过程的需求，具有很广泛的适用性。因此，在本设计中，接收电路的放大部分采用仪表放大器AD623来实现。信号放大电路如图 2-8 所示。
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http://www.751com.cn图 2-8 信号放大电路
2.2.2 信号检测电路
为了使输出的信号更加的接近40KHz，再次使用带通滤波器进行滤波。滤波后的信号始终为模拟信号，而单片机只能识别数字信号，因此本设计采用音频解码器LM567对40KHz的信号进行检波并转换为数字信号。
LM567是一种常见的低价解码集成电路，为通用音调译码器，当输入信号于通带内时提供饱和晶体管对地开关，电路由I与Q检波器构成，由电压控制振荡器驱动振荡器确定译码器中心频率。用外接元件独立设定中心频率带宽和输出延迟。LM567内部包含了两个鉴相器、放大器、电压控制振荡器VCO 等单元件。其内部结构如图 2-9 所示。
图 2-9 LM567内部结构
其典型的应用电路如图 2-10 所示。
图 2-10 LM567典型电路图
锁相环路输出信号由电压控制振荡器VCO产生，电压控制振荡器的自由振荡频率(即无外加控制电压时的振荡频率)与脚5、脚6外接定时元件R1、C1的关系式为：fo ≈ (1/1.1) R1C1。选用适当的定时元件，可使LM567的振荡频率在0.01Hz～500KHz 范围内连续变化。脚1～脚2外接滤波电容C2、C3。LM567一般作为锁相环路解码器，即当从脚3 输人的信号的频率在 fo 附近的带宽BW范围内时信号被捕捉到，从输出脚 8 输出低电平(未捕捉时为高电平)。带宽BW可由式(2-16)计算得到：
BW = 1070 (Ui/ fo C2 ) (2-16)
式中：Ui为输人信号的幅值，单位为r/min，Ui<200 mV；C2为滤波电容，单位为μF，可调节带宽。实际上，由上式计算得出的并不是环路带宽BW的实际值，而是环路带宽BW与环路中心频率fo的百分比。其值再乘上100%才是锁相环路的实际捕获带宽。对输人信号的要求是Ui>200 mV，式(2-16)是Ui<200 mV时的近似计算公式，Ui>200mV时带宽仅由fo与C2的积决定。
超声波检测一般采用超声波检测专用集成电路LM1812，虽然效果较好，但价格较贵，且要用到电感等既笨重又易引人干扰的元件。用作距离测量的超声波其频率一般在40KHz左右，正好落在LM567可捕捉的范围内，本设计用它作为超声波检测电路。图2-11是LM567超声波检测电路。超声波经放大后由端口 3 输入，输出端 8 脚，由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理。
图 2-11 超声波检测电路
2.2.3 超声波接收电路
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