超聲多普勒測(cè)速儀設(shè)計(jì)報(bào)告

1、超聲多普勒測(cè)速儀設(shè)計(jì)與測(cè)試報(bào)告天 津 大 學(xué)2016年1月目錄一 題目要求3二 總體設(shè)計(jì)方案4（一）電路設(shè)計(jì)框圖 4（二）總體電路實(shí)物圖4（三）總體電路圖4三 單元電路設(shè)計(jì) 5（一）超聲驅(qū)動(dòng)電路5（二）回波電路7（三）乘法器電路8（四）差頻信號(hào)整形電路9（五）單片機(jī)顯示程序12四 性能指標(biāo)測(cè)試19五 總結(jié)與感想21一 題目要求（一）測(cè)速范圍：05M/s；（二）測(cè)量精度：±5%；（三）采用全模擬電路實(shí)現(xiàn)；（四）允許和鼓勵(lì)使用單片機(jī)；二 總體設(shè)計(jì)方案驅(qū)動(dòng)電路回波電路乘法器電路低通濾波比較器單片機(jī)鑒頻測(cè)速CD4046產(chǎn)生方波車輪（一）電路設(shè)計(jì)框圖（二）總體電路實(shí)物圖（三）總體電路圖（芯片雙

2、電源5V供電，比較器單電源5V供電）三 單元電路設(shè)計(jì)（一）超聲驅(qū)動(dòng)電路1 方波產(chǎn)生電路使用鎖相器CD4046產(chǎn)生40KHz方波，驅(qū)動(dòng)超聲發(fā)射探頭產(chǎn)生方波如下接入超聲發(fā)射探頭后2 濾波電路將輸出方波濾成正弦波輸入到乘法器中濾波后波形（二）回波電路1 帶通濾波電路2 放大電路放大后波形3 濾波電路將輸出方波濾成正弦波輸入到乘法器中波形如下（三）乘法器電路產(chǎn)生差頻與和頻信號(hào)，波形如下（四）差頻信號(hào)整形電路1 放大電路與低通濾波電路濾去多普勒和頻信號(hào)如下2 跟隨器與高通濾波差頻信號(hào)輸出發(fā)現(xiàn)直流偏置過大，所以加一個(gè)高通濾波濾出直流，但發(fā)現(xiàn)有前級(jí)影響，高通無法工作，所以再加入一個(gè)跟隨器，隔離前級(jí)阻抗，濾出

3、直流成分，輸入比較器，才可正常工作。3 遲滯比較器計(jì)算門限電壓600mA左右，輸出要能輸入到單片機(jī)中，芯片單電源5V供電方滿足要求?，F(xiàn)象如下（五）單片機(jī)顯示程序代碼如下/* 描述: * P3.5口方波輸入腳 * #define TRANSFORM_FRE_TO_VELOCITY 2.31 /頻率轉(zhuǎn)換為速度的系數(shù) */#include <reg51.h> /51寄存器文件#include <intrins.h>#include <math.h>#include <1602.h>#define uchar unsigned char#define u

4、long unsigned long #define uint unsigned int #define TRANSFORM_FRE_TO_VELOCITY 2.31 /頻率轉(zhuǎn)換為速度的系數(shù) 速度=頻率/ TRANSFORM_FRE_TO_VELOCITYuchar data led4=0,0,0,0,; /存放速度的個(gè)、十、百位uchar data Fre4=0,0,0,0,; /存放頻率的個(gè)、十、百、千位uchar count;/ 定時(shí)器實(shí)現(xiàn) 50ms*count =1sulong l,m,v; /l表示頻率 v表示速度 m計(jì)數(shù)器越過65536的次數(shù)BYTE code dis1 = &qu

5、ot;Frequency Speed" /液晶屏初始化的一些顯示BYTE code dis2 = ". KM/H"BYTE code dis3 = "HZ"void time_0() interrupt 1 using 1 /50ms定時(shí)器 20*50ms=1s TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; count+; if(count=20) TR1=0; TR0=0; count=0;void jishu_1() interrupt 3 using 2/計(jì)數(shù)器1s中上升沿的個(gè)數(shù) =頻率 m+

6、; TH1=0; TL1=0;void xianshi() /實(shí)時(shí)更新液晶屏uchar k;for(k=0;k<3;k+) if(k>=1) /寫速度lcd_pos(0x4B-k-1); /移動(dòng)越過小數(shù)點(diǎn)elselcd_pos(0x4B-k); /0x40表示第二行 A表示第10位 第二行第10位寫lcd_wdat(ledk+0X30);for(k=0;k<4;k+) lcd_pos(0x43-k); /寫頻率lcd_wdat(Frek+0X30);void xianshi2(void) /液晶屏初始化顯示BYTE i;lcd_init();/初始化LCDdelay(10);

7、lcd_pos(1);/設(shè)置顯示位置為第一行的第5個(gè)字符i = 0;while(dis1i != '0')/顯示字符"VelocityMeasure!"lcd_wdat(dis1i);i+;lcd_pos(0x4A);/設(shè)置顯示位置為第二行第二個(gè)字符i = 0;while(dis2i != '0')lcd_wdat(dis2i);/顯示字符". KM/H"i+;lcd_pos(0x44);/設(shè)置顯示位置為第二行第二個(gè)字符i = 0;while(dis3i != '0')lcd_wdat(dis3i);/顯示

8、字符"HZ"i+;void GetFrequency()/用定時(shí)器和計(jì)數(shù)器配合獲得頻率 TMOD=0x51; EA=1; ET0=1; ET1=1; m=0; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; TH1=0; TL1=0; TR0=1; TR1=1; while(TR0=1); l= m*65536+TH1*256+TL1; Fre0= l%10; Fre1= (l/10)%10;Fre2= (l/100)%10;Fre3= (l/1000)%10; void GetCarVelocity()/頻率轉(zhuǎn)換為速度v=l/T

9、RANSFORM_FRE_TO_VELOCITY;led0= v%10; led1= (v/10)%10;led2= (v/100)%10;led3= (v/1000)%10; void main() xianshi2(); while(1)GetFrequency();GetCarVelocity();xianshi();delay(10);四 性能指標(biāo)測(cè)試超聲探頭計(jì)算得夾角45度可得最佳效果五 總結(jié)與感想實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。大學(xué)上了兩年，學(xué)到最多本事的課就是李老師的課了。理論若不應(yīng)用與實(shí)際之中就是空談，電路自己不親手設(shè)計(jì)搭建就不能理解其中的門道，實(shí)驗(yàn)中，我不僅掌握了電路搭建，更學(xué)會(huì)了

10、從別人身上吸取知識(shí)，每次實(shí)驗(yàn)和做超聲波的小伙伴進(jìn)行交流互相講一講自己設(shè)計(jì)的精彩與不足，比一個(gè)人悶頭苦做不知道多學(xué)習(xí)了多少。每天晚上李老師都會(huì)來實(shí)驗(yàn)室知道我們，感謝李老師的諄諄教誨。實(shí)驗(yàn)中困難重重，實(shí)驗(yàn)室各個(gè)儀器也會(huì)出現(xiàn)各種意外，同軸電纜也有壞的，這些都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)，所以我養(yǎng)成了每次實(shí)驗(yàn)前檢查儀器和導(dǎo)線的好習(xí)慣。實(shí)驗(yàn)中電路板也不是沒有燒過，芯片因?yàn)榻尤腚娫催^大也燒了2個(gè)，小手也被燙過，手上的傷可不就是我們這些實(shí)踐者的勛章。檢驗(yàn)時(shí)老師滿意的笑容和我們心中的自豪之情不就是對(duì)我們辛苦實(shí)踐的最好回報(bào)嗎。實(shí)驗(yàn)到比較器之前還是很順利的，但是差頻信號(hào)無論如何都不能進(jìn)行比較，這個(gè)事情我卡了一個(gè)星期，每天焦灼的實(shí)驗(yàn)，和小伙伴溝通，向老師詢問，但就是無法解決，最后將示波器調(diào)至直流耦合，發(fā)現(xiàn)我的波形被抬得很高，所以在后面接入跟隨器與高通后我的波形就能正常輸入了。實(shí)驗(yàn)的排查與思考非常重要，必須要從抄電路到設(shè)計(jì)電路，出現(xiàn)象到出性能?？蒲械牡缆肥切量喽智鄣?，不能因?yàn)橐淮涡⌒〉拇鞌【头艞壸约海膊荒芤驗(yàn)橐淮涡⌒〉某晒驼凑醋韵?。我知道我做的測(cè)速儀還有巨大