发布时间 : 星期三 文章毕业论文，基于单片机的超声波检测系统更新完毕开始阅读f3109a67f5335a8102d22045
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所以，此接收电路中的放大电路的一级放大倍数为：
RfVo(3?8)????20ViR1图3-8中，若取可调电阻R7的阻值为20K，则两级运放的电压放大倍数为400倍。
Aif?接收单元用到了运算放大器，所选型号为LF357。接收信号经过两级放大，得到足够大
的放大信号，以便于单片机的接收。运算放大器是一种包含许多晶体管的集成电路，它是目前获得广泛应用的一种多端器件。一般放大器的作用是把输入电压放大到一定倍数后再输送出去，其输出电压与输入电压的比值称为电压放大倍数或电压增益。运算放大器是一种高增益(可达几万倍甚至更高)、高输入电阻、低输出电阻的放大器。
41+15V 7u+ u-
362uo
-15V
图3-10 LF357元件图
如图3-10所示LF357，运放有两个输入端2、3和一个输出端6，电源端子4(-15V)和7(+15V)连接直流偏置电压，以维持运放内部晶体管的正常工作。在2端和3端分别同时加输入电压u-和u+，则有
5u0?A(u??u?)?Aud(3?9)式(3-9)中，ud=u+-u-，A为运放的电压放大倍数(或电压增益的绝对值)。运放的这种输入情况称为差动输入，而ud称为差动输入电压。运放的输出电压U0与差动输入电压Ud之间的关系可以用图3-11近似地描述。在 (是很小的)范围内，U0与Ud的关系用通过原点的一段直线描述，其斜率等于A0由于放大倍数A很大，所以这段直线很陡。当时，输出电压U0趋于饱和，图中用Usat，表示，此饱和电压值略低于直流偏置电压值，此关系曲线称为运放的外特性。
需要指出的是，直流偏置电压的端子u+和u-是以“地”或公共端而言的。在分析运放的放大作用时可以不考虑偏置电压，但在实际电路中要保证偏置电压的接通。当输入电压u-加在
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反相输入端时，这时电压的方向是从反相端指向公共端，输出电压的方向正好相反；当输入电压u+加在同相输入端时，这时的输出正好与输入相同。为了区别，反相端和同相端分别用-和+标出，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。
uo/VUsatud/mV-εε-Usat
图3-11 运放电路的外特性
3.2.2 比较电路
在电路单元中，电压比较器作为模拟电路和数字电路的衔接部分，另外也用来把运算放大器输出的正弦波变换成同频率的方波信号。以利于输入单片机并更方便的处理此信号。
本电路选用LMll9型号的电压比较器，其有两路输入输出，共用一个电源。比较器是一种用来比较输入信号Ui和参考电压UREF的大小电路，参考电压UREF加于同相端，为正5v，而输入信号ui则加在反相端，电路处于闭环工作状态。
电路的传输特性如图3-12，把比较器输出电压从一个电平跳变到另一个电平时相应的输入电压称为阀值电压。当输入电压信号Ui大于参考电压UREF时，即差模输入电压UID=Ui-UREF>0时，电路处于正饱和状态，输出UO=UOL;当输入电压信号Ui小于参考电压信号UREF时，即差模输入电压UID=Ui-UREF<0时，电路立即转入负饱和状态，输出UO=UOH。
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在此电路中，由于输入端电压信号Ui是从反相端输入，故输出的高、低平电压与正常输出相反。
图3-12 电压比较器工作图
UOL Uref =5V 0 U/V UOH 3.3 单片机的外围电路
本系统选用了美国Tl公司生产的MSP430FG4619型号的单片机作为数据处理单元的核心，它是一款超低功耗为主要特色的16位单片机，主要是为了满足本系统实时控制和智能化的应用要求。MSP430系列单片机具有超低功耗、16位的体系结构、A/D转换器、串行通信接口、硬件乘法器、LCD驱动电路以及高抗干扰能力等优点，特别适合应用在智能化和便携式的产品中。
本系统采用了复位、置位按钮，当系统开始运行时，通过手动按钮式开关进行初始化并允许启动发射驱动和定时器计时，并将测量结果在1602上显示出来，测量完毕按下另一个复位开关进行复位，等待下一次的测量。
单片机的外围电路种类繁多，主要包括智能化/网络化集成传感器及接口电路、单片机数据采集电路、检测电路、集成信号源、基准电压源、集成恒流源、A/D转换器及智能仪表专用集成电路、新型功率器件、线形集成电源及开关电源、显示器件等。下面说明其主要的外围电路。
3.2.1 时钟电路
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MSP430单片机的基础时钟主要由低频晶体振荡器、高频晶体振荡器和数字控制器组成。对不同型号的单片机所对应的时钟模块也有所不同，本型号单片机包括XIN(8引脚)和XOUT(9引脚)组成的低频时钟源，电路如图3-13所示，外接32768Hz的时钟芯片，将其直接接到XIN、XOUT，不需要任何电容，因为在低频模式下内部集成了电容。低频振荡器也支持高频模式和高速晶体，但连接时每端必须加电容。而电容的大小根据所接晶体频率的高低来选择。低频振荡器在低频和高频模式时都可以选择从XIN引脚接入一个外部输入时钟信号，但所接频率必须根据所设定的工作模式来选择，并且OSCOFF位必须复位。
图3-13 低频时钟源
Y1高频振荡器XT2作为MSP430的第二晶体振荡器，与低频相比，其功耗更大。高频晶体振荡器需要外接在XIN2和XOUT2两个引脚，并且必须外接电容。高频振荡器可以作为SMCLK和MCLK的时钟源。高频振荡期可以选择从XIN2引脚接入一个外部输入时钟信号，但是所接的频率必须根据所设定的工作模式来选择，并且XT2OFF位必须复位。本文高频振荡如图3-14，接至单片机的88、89引脚，并外接30PF的电容。
时钟源的选择：是通过定时控制器TACTL中的两位完成，当重新上电或者发生POR时(系统复位)或用软件通过CLR位分频器复位，但在正常操作时分频器的状态是不可见的。
图3-14 高频时钟源
C1530pFY223
C1630pF
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