超声波数据传输系统.docx

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R4Q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。MCI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
方案论证及比较
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AGC电路的设计 5
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二系统方案设计与参数计算 7
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滤波电路设计 8
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三测试方法及数据 8
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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
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，禾U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， 电路简单。