超声波数据传输系统剖析.doc

微芯杯电子设计报告 超声数据传输系统 队员名单： 注：主办方胡乱出题，没有验证可行性。但是经 过不懈努力，基本上实现了 30 米的超声波通信  【摘 要】本系统作品基于超声波发射头 T40 和超声波接收头 R40，利用超声波 实现了数字信号的近距离传输。发射部分利用数字电路 555 产生 40k 标准的矩形 波用作载波，并采用了升压中周，以提高发射功率，从而提高数据传输距离。接 收部分经过前级放大，滤波，自动增益控制，后级放大，包络检波，迟滞比较等 模块，实现了数据的准确提取。MCU 采用 ARM 系列单片机 F103zet6，通过单片机 的处理，实现数据的自动发送和显示。具有方便直观的人机界面。系统数据传输 误码率低，具有一定的使用价值。 【关键词】超声波 自动增益控制 包络检波 stm32 【Abstract】This system base on T40 and R40 which one is an ultrasonic transmitter and the other is an ultrasonic receiver. And we use the ultrasonic to achieve that digital signal can be transmission in a close range. For the radiating portion, we use IC 555 to produce the carrier signal whose frequency is 40K. At the same time, transformer is used to promote the energy which the radiating portion used. For the receiver, there are six parts in total. A preamplifier ，a filter ,an AGC model, a post-amplifier, a envelope detector, and a hysteresis comparator are all included in this system. Working with the MCU ARM F103zet6, the receiver can receive and send messages with a low bit error rate. It has practical applicability to some extent. 【keyword】ultrasonic AGC envelope detector F103zet6 目录 一 方案论证及比较 3 1.1 调制方式的选取 3 1.2 载波信号的产生 3 1.3 前端放大器的设计 4 1.4 AGC 电路的设计 5 1.5 编码方式的选择 6 二 系统方案设计与参数计算 7 2.1 系统总体方案 7 2.2 硬件电路设计 7 2.2.1 载波信号电路 7 2.2.2 滤波电路设计 8 2.2.3 包络检波电路设计 8 2.3 软件流程设计 8 三 测试方法及数据 8 3.1 测试方法简介 9 3.2 基础部分测试数据 9 3.3 发挥部分测试数据 9 四 测试结果及分析 10 五 小结 10 六 参考文献 11  一、方案论证与比较 1.1 调制方式的选择 系统要实现数字信号的发送，由于信道中干扰较大，所以必须将数字信号通 过一定的方式叠加到模拟信号上，从而在信道中更好的传输。 【方案一】采用 PSK 调制方法，利用模拟开关，使高低电平数字信号控制模 拟开关在两个相位差为 180 度的载波信号之间选择。信号解调时采用相干解调的 方式提取出原数字信号，在进行进一步的处理。 【方案二】采用 FSK 调制方法。FSK 调制方式的实现也可以采用模拟开关， 在两个不同的频率点之间选择，高低电平对应的载波频率不同。在接收端可用滤 波器来解调，调制和解调均比较方便。 【方案三】采用 ASK 调制方法。ASK 调制过程实现简单，通过数字信号与载 波信号相乘即可以实现。 【方案选择】由于我们采用的是超声波传输信号，超声波相对光速来说非常 慢，环境中的多径效应对波形的相位影响较大，故不适宜采用 PSK 调制方法。而 对于 FSK，由于超声波发射器 T40 是采用共振模式工作的，对于非 40K 的载波信 号不能引起它的共振，故而不能发出。而对于 ASK 调制方式，在高电平时有 40K 的载波信号发出，低电平时没有信号发出。系统容易实现，且包络检波即可解调， 电路