嵌入式超声波测距系统的实现方案(2) 超声波, 高电平, 信号

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3. 2 PW0268 外围电路
　　PW0268 的I_O 管脚是双向管脚，当一短暂的低电平脉冲加在此管脚时，Driver_O 管脚开始输出超声波振荡驱动信号，之后PW0268 内部会启动1 个计时信号(Tout) ,之后I_O 管脚由输入转变为输出模式，并维持在高电平状态。在Tout 计时周期内，由外部对I_O 脚做任何下拉动作均无法再度使Driver_O输出振荡波形，当等到Tout 计时完毕之后I_O 脚恢复成为输入状态将会再次启动。当Driver_O 送出超声波驱动信号完毕之后，换能器由发射状态变为接收状态，收到的信号先送入PW0268 的前置放大器，再通过时控增益放大器以及带通滤波器，最后进行回波振幅侦测比较然后输出。回波信号在经过放大器增益处理之后送入内置比较器，当输入振幅超过设置的阈值后便将输出转态至高电平，此时I _O 脚被拉至低电位。
　　C8051f320 检测到这个下降沿即认为收到回波信号，从而计算出距离值。PW0268 内部原理及外围电路如图3 所示。


　　图3 PW0268 外围电路
　　PW0268 用于超声波测距的最大优势是其内部集成了时控放大器，其增益是以220 /F 为步进递增的，其中F 是指PW0268的系统时钟频率，它是根据所要测量的最大距离计算得出的。
　　例如，在20 ℃标准大气压下，要测量的范围是5 m,则超声波传输时间：


　　此时PW0268 的时钟频率为：


　　进而可以算出增益步进的时间为：


　　因此对于最大测量距离为5 m 的测距系统而言，PW0268在发出脉冲串后，时控放大器的增益会每过0. 92 ms 步进1 个台阶，进而补偿超声波在波程中幅值的衰减。时控增益步进如图4 所示。


　　图4 PW0268 的时控增益
　　4 超声波测距系统软件设计
　　系统的软件由主程序、定时器计时程序、PCA 捕捉中断程序、环境温度采集以及串行输出和LCD 显示组成。
　　系统工作在连续实时测距状态下，在初始化后，低电平触发PW0268 发出超声波驱动信号，同时开启PCA 捕捉计时，系统开始等待接收回波信号，当在最大等待时间内接收到回波信号则停止计时，根据环境温度修正声速后，计算出距离值并输出显示，一次完整的测距过程完成; 当在最大等待时间内收不到回波信号，则计时清零重新触发。系统运行的流程图如图5 所示。


　　图5 系统流程图