超声测距报警系统外围电路图讲解

　　下图为测距报警系统外围电路原理图，系统的外围电路包括电源、复位、晶振、测温、报警、串口以及数码管显示电路等。

　　PIC16F877A 可采用的时钟频率为4MHz ~20MHz，在保证系统计算精准度的基础上，采用了8MHz 的晶振，这样便于设定发射超声波的数目，使超声波中心频率维持在40KHz.采用的DS18B20 芯片可对声速进行修正，使结果更加准确。系统采用蜂鸣器进行报警。串口电路可以实现和上位机通信。为了便于观察，采用数码管显示测量的距离，PIC 单片机的RD0~RD7 控制数码管的七位段选，RC1~RC3 控制位选，以动态扫描的方式显示距离。

　　图 超声测距报警系统外围电路

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　　在制作印制板的过程中，印制腐蚀工艺完成后，会遇到一些问题，如、铜泊条之间不该连结的地方被连接了(搭桥)，即出现了短路故障。这里介绍一种印制板短路检测器电路，用它可以检测印制板的上述故障。

　　一、工作原理

　　在印制板某个部分的线路不该连结的地方若发生了短路现象时，只需在该部分j主人信号电流，从而在该局部区域会产生磁场。该磁场可以用这里介绍的短路检测器进行检测，检测时，该检测器会在短路处发出声响和LED闪烁的同时报警，以示出短路的位置。检测器电路如下图所示。例如，当印制板，见右图的A处存在短路，只需在C、D两点法人一组脉冲信号，再用线圈(可自制)去拾取该磁场的信号。为了提高检测灵敏变，这里选择了信号频率为39kHz(超声频率)。线圈L1拾取的信号经运放IC1a～IC1C(TS9241N)放大，再通过斯米特触发器电路IC2(74H132)整形后由IC3(74HC4O4O)分频。

　　电路中的电位器P1，用以调节运放IC1的增盖。电路中的插座J1，可按用户需要短接其某两点，以选择分频信号。该信号再输出供给IC2C、IC2D和蜂鸣器组成的报警电路以发出声响。同时，分频器IC3的(11)脚输出的分频信号，通过电阻R16驱动LED(D2)发光，以示告警。(11)脚的分频信号为29kHz/212=7Hz。LED发光时，可能为闪烁光.也可能是连续光，这取决于分频计数器IC3运行停止检测时(11)脚的状态。

　　下图电路采用电池供电，为了显示电源的正常供电，利用IC2B外加Rl3和CIO组成2Hz的多谐振荡器，用LED(D1)进行显示，Rl4为限流电阻，保证D1处于微功耗状态，通过LED的电流约1mA。

　　检测器的检测线圈L1检测时所需的信号源，由IC1的第四个运放IC1D完成，IC1D、R17、R18、R19、电位器P3和C11等组成多谐振荡器，由它产生检测信号，其，频率由等式f0=2.26.7kHz～39kHz，由p3可调定值，也可改变C11和R19以改变多谐振荡器的频率。由上述可见，由于信号频率是一点频，这就限制了检测信号源的电流其它谐波的出现。信号源中的电感L2，是低通滤波器，它与输出串联。

　　C12是隔直(DC)电容，通过电阻R2O与电感L2串联，以防止电感线圈中有直流电通过。

　　运算放大器IC1型号为TS9241N，其工作电压为2.7~+12(v);输出电流可达80mA。IC1这种高输出电流使放大器IC1的最后输出，无需再加放大工作，实际上IC1所需的工作电流仅20mA。

　　前己所述，电路由电池供电，其值为+3V，采用两节AA电池已能满足电路要求。从下图的左下角电源供电电路可看出，因为电源电压有一半(1.5V)是虚地点，所以在印板制作时会有两个接地点。具体使用电池时，对两个电池采用抽头方法，达到接虚地目的。

　　二、安装结构

　　短路检测器的安装结构也是十分重要的，因为它直接影响到检测的可靠性。这里首先介绍检测器电路(图1)中检测头(又称探头)的制作方法，图1中的电感L1组成检测头，L1是在铁氧体磁环(TL1O/6/4-3E5)上，用0.1mm的漆包工队钱绕100匝形成的电感，其值为35mH(L1=35mH).L1安装在一屏蔽盒上。屏蔽盒是一小的矩形盒，利用0.3mm的铜片，制成的小盒，小盒内径尺寸为：30(长)&TImes;11(宽)&TImes;5(高)mm3。小盒制成后，将磁芯线圈用环氧树脂粘合在屏蔽盒上，粘盒时，电感L1的引出线应相互远离，以避免短路，且便于引出。

　　线圈L1的两端子与屏蔽电缆(可用便宜的标准音频电缆)相连，连接时L1的两个端子和电缆的两个端子可通过一绝缘印板上的两条独立的导电极把它们各自焊接上，再用环氧树脂粘合，以保证电缆线头无移动的可能。探头电缆的另外两端再与印板电路放大器输入端相连，探头电缆的长度按需要但不大于1m适当选择，不应太长.太长的电缆会造成信号的衰减，探测灵敏变降低。

　　检测电路除检测器L1按上述要求独立安装外，其余电路全部装在印制板上，如下图中的印板示意图。有兴趣制作该印板电路短路探测器，可按下图的双面印制板，进行制作。

　　三、电路调试

　　电路印板、探头等全部制作完成后，还需对电路工作的信号频率，用频率计进行检测校准电路信号频率变化是由屏蔽线的分口电容(1OOPF/m)造成的校准后频率为29kHz~27.5kHz。电路工作正常，频率校准之后，检测器即可投入使用。

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