传感器物体检测电路设计.doc

目录 1.课程设计任务书 2 2.电路原理图 4 3.设计思路 4 4.元件清单 6 5.主要元件介绍 7 5.1 超声波传感器 7 5.2 NE555 7 5.3 LM393 9 5.4 LM2907芯片 10 6.电路调试 12 6.1电路调试结果（实物） 12 6.2 电路调试电压及波形 13 7.个人体会 15 8.参考文献 16 1.课程设计任务书 《传感器原理与检测技术》课程设计任务书 题目：物体检测电路的制作 一、课程设计任务 超声波传感器是利用超声波作为信息传递媒介的传感器，本课题是利用超声波传感器来检测物体的存在。电路由三部分组成：以555振荡电路作为超声波传感器的驱动电路，以LM393芯片作为超声波传感器的接受电路,以LM2907N芯片把传感器接受到的频率信号转化成电压信号并是发光二极管发光。 二、课程设计目的 通过本次课程设计使学生掌握：1）了解超声波传感器的结构和工作原理；2）利用超声波传感器监测物体的存在；3）掌握电子电路实际调试技巧。从而提高学生系统的设计和调试能力。 三、课程设计要求 1、当有物体存在时，发光二极管熄灭； 2、当没有物体存在时，发光二极管发光。 四、课程设计内容 1、发射电路、接受电路、转化电路的设计； 2、电路的调试； 3、电路原理图中元件清单。 五、课程设计报告要求 报告中提供如下内容： 　　1、目录 2、正文 （1）课程设计任务书； 2）总体设计方案）原理图（可手画也可用protel软件）；）调试、运行及其结果； 4、参考文献 六、课程设计进度安排 周次 工作日 工作内容 一 周 1 布置课程设计任务，查找相关资料，熟悉芯片555、LM393、LM2907N工作原理； 2 原理图的设计及发射电路的搭建； 3 接受电路、转化电路的搭建与调试； 4 系统调试并完成课程设计报告； 5 答辩 本课题共需一周时间 七、课程设计考核办法 本课程设计满分为100分，从课程设计平时表现、课程设计报告及课程设计答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%、40%、40%。 2.电路原理图 图一 超声波传感器物体检测电路 3.设计思路 图一所示的是使用直接检测方式检测物体的电路。 ⑴ 用NE55作为发射用超声波传感器的驱动电路 ⑵ 用LM393制作接收电路 ⑶ 用LM2907进行信号处理 LM393的输出端连接在了转速计用的集成电路LM2907N上。由于在LM2907N的内部有F-V（频率-电压）转换电路和比较器电路，所以就变成了频率输入。这么一来，LM393的矩形波输出就变得非常方便了。 图五所示是LM2907N的内部电路，表是它的电学特性。在LM393的输出电压为“L”电平时，LM2907N的输入就不足。这时，在LM2907N的第11号引脚Vin-上就只有约为0.6V的二极管正向电压降作为偏执电压，这正好与LM393的电压振幅相吻合。 LM2907N的F-V（频率-电压）转换电压Vout为 Vout=Vcc*fin*C4R1 该电压与集成电路LM2907N内部的电压比较器进行比较后输出。在图一所示的电路参数的情况下，当Fin=40KHz时，输出满刻度电压(12V)。那么，如果在比较器的第10号脚OP-输入比较电压Vcc/2=6V，在20KHz以上时，比较器就会导通，发光二极管发光。也就是说，通常在没有物体遮挡超声波的情况下，接收用的超声波传感器MA40A3R中会有40KHz的频率输入。 4.元件清单 名称 图中代号 型号 备注 比较器 A1 LM393 超声波传感器 MA40A3S/R MA40A3S发射，MA40A3R接收 时基电路 IC1 NE555 专用集成电路 专用集成电路 IC2 LM2907N 5.1V雪崩二极管 二极管 D1 D2 05Z5.1 1S1588 发光二极管 LED1 TLR143 红色 电容器 C1-C3, C5-C6 10%,50V 10%,50V 聚酯薄膜电容器 陶瓷电容器 电阻器 5%,1/4W 全部碳膜电阻器 电位器 VR1，VR2 单圈旋转型 碳膜电位器 5.主要元件介绍 5.1 超声波传感器 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。 　　以超声波作为检测手段，必须产