基于單片機設計的便攜式超聲波水聲聲壓計設計

　　跟隨器起隔離水聽(tīng)器和減小后端電路影響的作用。放大器與分壓通過(guò)可控增益放大來(lái)實(shí)現,也可通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現測量范圍的轉換。帶通濾波為測量特定頻率的超聲波聲壓的必需。峰值檢測為測量和計算聲壓的原始數據,頻率為提供頻率數據和進(jìn)行聲壓計算的頻率校正。

　　帶通濾波電路

　　考慮系統對頻率范圍的不平度有較高的要求,采用巴特沃斯濾波器進(jìn)行設計。帶通由高通和低通級聯(lián)實(shí)現。

　　考慮具體的要求截至頻率定為10kHz。取高通的階數為5,低通的階數為6。圖2是高通濾波電路。

　　峰值檢波電路

　　圖3是用集成放大器來(lái)實(shí)現峰值檢波的電路。

　　過(guò)零檢測電路

　　過(guò)零檢測電路在輸出需考慮與MSP430的接口問(wèn)題,因而增加了接口轉換電路(圖4)。

　　 圖3 峰值檢波電路

　　圖4 過(guò)零檢測電路

　　系統接口

　　本系統用TI公司MSP430微控制器的P6端口的12位A/D轉換進(jìn)行峰值測量,利用P1口的定時(shí)捕獲/比較進(jìn)行頻率測量。在MSP430硬件的設計上提供晶振、復位、時(shí)鐘電路以及JTAG,完成整體設計。根據硬件,設計相關(guān)的軟件進(jìn)行聲壓測量。

　　結語(yǔ)

　　本聲壓計的設計采用了功耗極低的MSP430微控制器,用簡(jiǎn)單和便宜的集成運放和比較器實(shí)現較為復雜的超聲波的信號調理電路設計,滿(mǎn)足了設計的要求。