电子设计综合选题--超声波报警器

超声波遥控器
本设计所采用的超声波是介于高于人耳能听到的声波频率和低于长波频率的4OKHz频带之间，由于其指向性强，可以绕过障碍物，所以成为较常见的遥控器应用之一。

超声波的发射与接收。

必须经由高频特性优良的物体作介质，现在高性能超声波已经非常普及，利用CMOS集成芯片组成非稳态多谐振荡器，经由超声波换能器的驱动即可发射。

超声波频率范围包含了掌声，金属敲击声等杂音，为了防止误动作的发生，所以选择40KHz的超声波换能器，并使接收器在接收 0．5秒以上的信号后才会动作，以免受到短暂噪声的干扰。

图一、发射器电路图
图二、安装示意图
一、发射部份
由两组二输入的与非门 (1C4A、4B)构成多谐振荡器，100K可变电阻与1000pF电容决定振荡频率，再由另两组(4C,4D)驱动超声波换能器T40发射约40KHz的信号。

振荡信号经晶体管的放大，推动LED发光.IC4第一脚，接10K电阻保持于“0”状态，当第一脚接‘1’时，’振荡器开始工作。

二、接收部分
超声波(接收)换能器R40收到40KHz的超声波信号，经VR(10K)后由3组反相器（2F、2E、2D)作信号放大，再经2组反相器(2C，2B)作波形的整形，一有超声波信号输入，IC2(CD4069)第4脚即呈现‘1’，输出经9013放大后，信号接收(绿)的LED即发亮(接收表示)。

下一级是由两组D触发器 (CD4013)组成，在D端输入‘1’的条件下，CLK端加入时钟脉冲，由IC3A、3B组成的多谐振荡器来完成振荡周期决定于1.5M电阻与333电容，D触发器在此周期的正沿动作；最后由一组反相器与两组与非门组成T型触发器，以完成开／关的动作。

IC3的第10脚，输出端接一个晶体管推动红色LED指示“开”状态。

三、元器件选择
本机所使用的零件见元件表，LED在接收信号指示时使用绿色，其他用红色以资区别，可变电阻使用蓝色小型多圈精密电位器SVR，晶体管除9013外，其他如9014等NPN均可代用，电阻全部为1／4W，电容器耐压10V以上均可用，发射部分的外壳可使用小型盒子改装，如肥皂盒等均适用，接收机的外壳，只要大小适中不限材料。

四、制作要领
图二是印制板正面零件分布图，按图将零件安装焊上，IC最好装上IC座，注意二极管、IC、电解电容方向，必须确认后才能焊上，超声波换能器发射与接收是分开的，接脚与外壳焊在一起是GND，不要装反。

LED、超声波换能器、开关装在外壳上再以引线焊在印制板上。

五、电路调试
①将接收机可变电阻向右顺时针方向转到底；
②接收与发射器均接上电源；
⑧将接收与发射器相距3米相对放置(使超声波换能器相向)；
④一直按住发射器的开关，此时发射器的LED会发亮，然后调整发射器之VR直到接收机上信号接收(绿)的LED发光为止；
⑤每隔2秒按一次开关，此时接收机上ON(红)LED应依序亮一熄、亮一熄，此即表示ON／OFF 动作正常；
⑥将距离拉至5米，并重复调整④⑤项；
⑦将接收机的SVR回转约1／5，如转得太右方，工作将呈现不稳定，反之则灵敏度不足；
⑧经以上程序若一切正常即调整完毕。

为防止因干扰所引起的误动作，接收机在设计上即必需接受连续0．4秒以上的信号才会动作，所以在控制时，发射机按钮必需压0．5秒以上的时间，以确保工作正常。

本机的制作非常简单，只要零件正常，安装正确，成功率应是百分之百，若安装后有问题，首先应详细检查零件安装是否有误，确认后检查电路板是否有短路、开路，以及焊接是否有误，然后接上电源再重新调整。

元器件清单
杭州电子科技大学信息工程学院——课程设计——电子系统综合设计
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