3．3．2接收电路的设计

超声波接收探头在接收到回波信号后，压电晶片将信号转换成了电压信号(正弦波)。因此需要将正弦波转换为方波信号，所以这罩使用了电压比较器LM311，输出方波信号控制D触发器的时钟端，D触发器将中断信号送至单片机，在中断服务程序停止定时器T，从而获得超声波传播时间，进而计算出液位高度。超声波信号在传播过程中，由于介质吸收、声束扩散等原因会发生衰减，因此接收到的回波信号很弱，需要先经接收电路进行两级放大。因此，接收电路实现超声回波信号的滤波放大、整形及产生中断信号的功能。

接收探头接收到回波信号后，经由运算放大器LM833N组成的比例放大电路实现信号放大，以满足长距离测量的要求。

因为送往单片机的需是方波信号，而超声波接收探头接收信号后获得的是正弦波信号，所以需要整形电路完成正弦波到方波信号的转换。电路中采用集成电压比较器LM311将正弦波转换为方波信号其输出信号作为D触发器的时钟信号。在放大电路与电压比较器之间连接一个变阻器，这是由于随着超声波传播距离的增加，回波信号由于衰减变弱，近距离回波信号与远距离回波信号电压相差很大，可通过调节变阻器来调节输入信号电压值。

回波信号经放大电路放大后，由电压比较器LM311将正弦波转换为方波，其输出信号作为D触发器的时钟信号。D触发器的D端接单片机的P1．2管脚。

平时该管脚置成高电平，当单片机发送完方波信号后，在允许外部中断0中断的同时，将P1．2置成低电平；当接收到回波信号，并将其转换成D触发器的时钟信号后，D管脚的低电平将通过D触发器的Q端送出，作为单片机的外部中断信号，实现对回波信号计时的目的。

同时，为了避免超声波发射探头发射的超声波直接传到接收探头，产生较大干扰，在放大电路前连接了一个双向开关4066，4066与单片机相连，由单片计控制它的开启状态。在单片机p2．0脚发送方波信号时，单片机控制4066导通。

这时，放大电路通过4066与地线连接，可有效屏蔽发射探头直接传过来的干扰信号。方波信号发送完成后，单片机控制4066断开，放大电路开始工作。

接收电路中只使用了其一路开关，单片机P1．4脚接4066的13管脚，控制1、2管脚是否导通。4066管脚1接地，管脚2与接收电路放大输入端相连。因此当单片机发送方波时，控制4066导通，即1、2管脚导通，接收电路放大输入端与地相连，可有效屏蔽从超声波发射探头直接到接收探头的干扰信号。当方波发送完成后，4066断丌，等待回波信号的通过。

在接收电路等待回波信号时，由于输入端悬空，使得电路一直有干扰信号，而且这种干扰会影响回波信号的正常接收，所以在输入端加了一个电阻以消除这种干扰。

另外，从抗干扰的角度考虑，接收电路并不是在超声发射一开始就打开的，而是根据超声回波预期最早和最晚到达时间设置一个接收范围门。首先，根据声波最远传播距离来估算脉冲最早和最晚可能到达的时刻，在最早时间的0．6倍处打开接收电路，这样一方面可以防止发射超声直接耦合到接收换能器中，另一方面可以排除开关动作带来的干扰；然后通过设置软件延时，在最晚到达时间1．5倍处关闭接收电路。接收电路的开通与关闭是通过单片机控制实现的。

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