3．3．2接收電路的設計

超聲波接收探頭在接收到回波信號后，壓電晶片將信號轉換成了電壓信號(正弦波)。因此需要將正弦波轉換為方波信號，所以這罩使用了電壓比較器LM311，輸出方波信號控制D觸發器的時鐘端，D觸發器將中斷信號送至單片機，在中斷服務程序停止定時器T，從而獲得超聲波傳播時間，進而計算出液位高度。超聲波信號在傳播過程中，由于介質吸收、聲束擴散等原因會發生衰減，因此接收到的回波信號很弱，需要先經接收電路進行兩級放大。因此，接收電路實現超聲回波信號的濾波放大、整形及產生中斷信號的功能。

接收探頭接收到回波信號后，經由運算放大器LM833N組成的比例放大電路實現信號放大，以滿足長距離測量的要求。

因為送往單片機的需是方波信號，而超聲波接收探頭接收信號后獲得的是正弦波信號，所以需要整形電路完成正弦波到方波信號的轉換。電路中采用集成電壓比較器LM311將正弦波轉換為方波信號其輸出信號作為D觸發器的時鐘信號。在放大電路與電壓比較器之間連接一個變阻器，這是由于隨著超聲波傳播距離的增加，回波信號由于衰減變弱，近距離回波信號與遠距離回波信號電壓相差很大，可通過調節變阻器來調節輸入信號電壓值。

回波信號經放大電路放大后，由電壓比較器LM311將正弦波轉換為方波，其輸出信號作為D觸發器的時鐘信號。D觸發器的D端接單片機的P1．2管腳。

平時該管腳置成高電平，當單片機發送完方波信號后，在允許外部中斷0中斷的同時，將P1．2置成低電平；當接收到回波信號，并將其轉換成D觸發器的時鐘信號后，D管腳的低電平將通過D觸發器的Q端送出，作為單片機的外部中斷信號，實現對回波信號計時的目的。

同時，為了避免超聲波發射探頭發射的超聲波直接傳到接收探頭，產生較大干擾，在放大電路前連接了一個雙向開關4066，4066與單片機相連，由單片計控制它的開啟狀態。在單片機p2．0腳發送方波信號時，單片機控制4066導通。

這時，放大電路通過4066與地線連接，可有效屏蔽發射探頭直接傳過來的干擾信號。方波信號發送完成后，單片機控制4066斷開，放大電路開始工作。

接收電路中只使用了其一路開關，單片機P1．4腳接4066的13管腳，控制1、2管腳是否導通。4066管腳1接地，管腳2與接收電路放大輸入端相連。因此當單片機發送方波時，控制4066導通，即1、2管腳導通，接收電路放大輸入端與地相連，可有效屏蔽從超聲波發射探頭直接到接收探頭的干擾信號。當方波發送完成后，4066斷丌，等待回波信號的通過。

在接收電路等待回波信號時，由于輸入端懸空，使得電路一直有干擾信號，而且這種干擾會影響回波信號的正常接收，所以在輸入端加了一個電阻以消除這種干擾。

另外，從抗干擾的角度考慮，接收電路并不是在超聲發射一開始就打開的，而是根據超聲回波預期最早和最晚到達時間設置一個接收范圍門。首先，根據聲波最遠傳播距離來估算脈沖最早和最晚可能到達的時刻，在最早時間的0．6倍處打開接收電路，這樣一方面可以防止發射超聲直接耦合到接收換能器中，另一方面可以排除開關動作帶來的干擾；然后通過設置軟件延時，在最晚到達時間1．5倍處關閉接收電路。接收電路的開通與關閉是通過單片機控制實現的。

詳情請瀏覽公司網站的產品中心 http://www.www.jxper05.cn/  超聲波液位計