Входные и выходные сигналы цифровой части устройства:

Входные:

1. “Прием” - поступает с блока приемника при приеме эхо-сигнала. Активный уровень - высокий.

Выходные:

1 .“Излучение” - поступает на блок излучателя. По этому сигналу блок излучателя должен излучить зондирующий импульс. Активный уровень - низкий.

2. “Разрешение” - поступает на блок приемника. Сигнал разрешает приемнику принием эхо-сигнала. Активный уровень - низкий

3. “Вывод” - поступает на блок вывода информации. В случае приема эхо-сигнала. Активный уровень - высокий.

Выбор частоты тактового генератора.

Рассчитаем частоту работы тактового генератора схемы. От этой частоты будет зависеть величина дискрета расстояния. Необходимо определять расстояние с погрешностью не больше, чем 10см. То есть дискрет расстояния, определяемого ультразвуковым измерителем дальности должен быть равным м. Определим зависимость дискрета расстояния от частоты тактового генератора:

Расстояние до ближайшего объекта

Расстояние после дискретизации

где l_g - дискретизированное расстояние

T_c - период следования тактовых импульсов на входе счетчиков

n - количество тактовых импульсов, пришедших на вход счетчиков между началом и окончанием счета.

Ясно, что

то есть n - наибольшее целое, не превосходящееtf_c.

Дискретизированное расстояние

То есть дискрет расстояния

Накладывая на наше условие для минимального дискрета (£0,1м) мы можем рассчитать наименьшую частоту следования тактовых импульсов на входе счетчиков. Т.к.f_c=f_г, то

Для работы тактового генератора схемы мною была выбрана частота f_г=8кГц. Она удовлетворяет условию

f_г³6,6кГц. Для этой частоты реализуется длина дискрета расстояния:

м.

Генератор, вырабатывающий эту частоту можно реализовать с использованием кварцевого резонатора с резонансной частотой 32кГц м последующим делением частоты счетчиком на 4. В моей схеме выбран кварцевый резонатор с данным номиналом, т.к. ассортимент резонаторов с довольно низкой частотой резонанса невысок, а кварцевый резонатор с частотой резонанса 32кГц широко используется в схемах электронных часов, и поэтому он широко представлен на современном радиоэлектронном рынке.

Расчет количества счетчиков

После того, как выбрана частота генератора тактовых импульсов, можно перейти к нахождению количества счетчиков, необходимых для подсчета тактовых импульсов. Для расчета воспользуемся следующими соображениями:

Максимально возможное число в счетчиках должно соответствовать максимальному расстоянию до отражающего объекта. Эти две величины можно связать, зная дискрет расстояния.

где l_max - максимальное расстояние до отражающего ультразвук объекта. Согласно ТЗl_max»5м.

C_max - максимальное число в двоичной форме исчисления, которое может быть в счетчике.

Итак, ; то есть

Мною было выбрано C_max=64. Это соответствует максимальному расстояниюl_max=5,12м.

Кроме того, число 64 соответствует двум каскадно соединенным счетчикам, каждый из которых делит частоту тактовых импульсов на 8. В это случае индикатором достижения зондирующим импульсом края контролируемой зоны можно считать сигнал переполнения второго из каскадно соединенных счетчиков. Это легче выполнить схемотехнически, т.к. в другом случае возникла бы необходимость в дешифрации содержимого счетчиков. В соответствии с алгоритмом счетчики должны обладать возможностью как прямого, так и обратного счета. Поэтому в данном устройстве блок счетчиков выполнен в виде двух реверсивных счетчиков К561ИЕ11.