超声波控制系统文献综述

单位代码01学号____分类号TN7 ___密级___ _____文献综述基于超声波通信的多路控制系统院（系）名称专业名称学生姓名指导教师20年月日黄河科技学院毕业设计（文献综述）第1页基于超声波通信的多路控制系统摘要随着电子、通信技术的不断发展，对于系统以及电器机械的控制经历了由有线到无线的，由人工到智能的飞跃式发展。

特别是无线控制技术的出现和发展，大大方便了人们的生活和生产活动。

本文介绍的基于超声波控制系统是基于超声波发射和接受电路、编码译码电路等，实现数据的发射和传输，从而最终实现对多路系统的控制。

本设计采用了T∕R40-16作为超声波传感器，PT2262∕2272作为编码译码芯片，这些核心元器件功耗低，性能稳定，价格低廉，而且信号传输采用的超声波通信具有具有定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、抗干扰能力较强等优点，从而使本设计结构简单、性能稳定、安全性高、价格低廉等优点，相信会有很好的应用前景。

关键词：超声波发射接收，PT2262编码，2272译码，T∕R40-16超声波传感器黄河科技学院毕业设计（文献综述）第2页引言人类对系统的控制经历了从无到有、从简单到复杂的过程，同时由于新型大规模遥控集成电路的不断出现，使无线控制技术有了日新月异的发展，其智能化的程度越来越高，甚至可以完全由计算机操控，由计算机发送指令，实现无线远程控制，像导弹火箭卫星等的发射、控制，生活中同样需要无线控制系统，无线控制系统大大方便丰富了人们的生活，像电视的遥控板，遥控玩具等，同时也可以使人们远离一些危险场所，对一些可能危害人类健康、安全的机械等实现无线控制。

本文将介绍一种比较简单的超声波通信的多路控制系统，这种控制系统结构简单、价格低廉，可用于生产控制，实时监测和事实报警灯方面。

1 超声波控制系统的组成概述超声波控制系统主要由发射系统和接收系统2大部分组成。

超声波控制系统的工作原理是首先通过输入所需控制电路的位号，同时启动编码电路产生带有地址编码信息和开关状态信息的编码脉冲信号，再通过超声波电发射电路将该信号发射出去。

而超声波电接收电路将接收到的脉冲编码信号通过解码电路进行编码地址确认，确认是否为本系统的地址，如果是，则解码电路产生相应的输出信号控制开关电路动作，如果不是，则解码电路布解码，开关电路无任何动作。

2 超声波控制系统的具体组成超声波控制系统具体的可以分成四部分：电源电路，无线收发电路，编码电路及其发送电路，译码电路及其接受电路，控制开关物品暂由LED灯代替。

2.1 电源电路电源电路相对简单，这里要求设计的电源输出为+12V，输出最大电流为1A，电源电路主要有变压器，整流滤波器，稳压器等组成，相对比较简单，这里就不再多述。

黄河科技学院毕业设计（文献综述）第3页2.2 PT2262-2272的介绍在介绍电路以前，先介绍一下本设计用到的芯片PT2262、2272。

PT2262 是中国台湾普成公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编译码电路，由于其外围电路简单，使用方便，主要应用于遥控装置，适用于家庭及汽车安全系统，车库遥控开关门，风扇，电动玩具遥控，以及一些工业设备的遥控等。

该编译码器的主要特点是：采用高性能CMOS工艺制造，功耗极低，有很宽的工作电压范围，对高噪声不敏感，工作温度范围宽等。

PT2262/PT2272 最多可有12 位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441 地址码,PT2262 最多可有6 位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17 脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。

编码芯片PT2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT 脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平。

引脚如图2.1所示。

图2.1PT2262-2272引脚图PT2262的A0～A5为地址输入端，可编制成3种状态(“1”，“0”和开路)。

A6／DS――A1l／D0为地址或数据输入端，取决于接收端的译码器。

既可作为地址，又可作为数据输入。

作为地址输入时，可编成“1”、“0”和开路3种状态；作为数据输入时，可编成“1”和“0”两种状态。

最大编码容量为53 141种。

TE端为发射使能端，低电平有效。

OSC1，OSC2外接振荡电阻器，决定电路时钟频率。

DOUT 为数据输出端。

由各地址、数据的不同状态而决定的各位编码由此脚串行输出。

DOUT端输出的数据信号调制在38 kHz载波上。

要使载波频率为38 kHz，则应黄河科技学院毕业设计（文献综述）第4页选择振荡电阻(430 470 Q)使振荡频率为载波频率的2倍(即76 kHz)。

VDD，VSS 为电源正负输入端。

PT2272的AO～A5(1～6)，A8／D0 A11／D3(7、8、1O～13)端口与PT2262含义相同。

DIN(14)：数据输入引脚。

VT(17)：有效传输引脚，高电平有效。

当PT2272接收到有效编码波形信号时，ＶＴ变为高电平。

OSC1、OSC2(16、15)：振荡器引脚。

VCC(18)：电源正极。

VSS(9)：电源负极。

PT2272的数据输出有“暂存”和“锁存”两种，“暂存”是当输入端信号消失时，PT2272对应的数据位输出变成低电平；“锁存”是当输入端信号消失时，PT2272的数据位输出保持原有状态，直到接收到地址码相同时新的输入。

PT2272的数据输出有4、6位之分，以后缀来区分：M代表“暂存”，L代表“锁存”。

例如PT2272L4表示数据位输出4位，锁存输出。

当编码电路PT2262将数据连同地址码由17脚串行发送，经过双线传输到解码器PT2272的14脚数据输入端。

解码器的地址A0～A7与编码器的地址A0～A7相同时，解码器将接收发送来的数据，并行呈现在数据输出端DO～D3端锁存，同时在ＶＴ端输出一个脉冲信号。

2.3 超声波及超声波传感器介绍科学家根据蝙蝠避开障碍物的原理发现了超声波，并利用它做成了声纳，起到了海底探测远方物体的作用。

超声波是由机械振动产生的，可在不同介质中以不同的速度传播，具有定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强等优点。

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物体位置测量仪等都可以通过超声波来实现。

利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面也能达到工业实用的要求。

超声波传感器可广泛应用于非接触式检测方法，它不受光线和电磁场、被测物颜色等影响，对恶劣的工作环境具有一定的适应能力，因此在水文液位测量、车辆自动导航、物体识别等领域有着广泛的应用。

以超声波作为信息传输手段，必须产生超声波和接收超声波。

完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。

如果采用成黄河科技学院毕业设计（文献综述）第5页品发射、接收(组件)模块来设计产品,则整个电路的设计和制作将更为方便可靠,可达到事半功倍。

这里采用的是超声波发射传感器T40-16。

超声波传感器主要材料有压电晶体（电致伸缩）及镍铁铝合金（磁致伸缩）两类。

电致伸缩的材料有锆钛酸铅（PZT）等。

压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能转变成电信号，所以它可以分成发送器或接收器。

超声波传感器包括三个部分：超声换能器、处理单元和输出级。

T40系列超声波传感器是利用压电效应工作的传感器，通常我们又称之为换能器。

此类传感器最适用于防盗报警和遥控使用。

2.3 超声波发射接收电路无线通信技术主要包括超声波通信技术、蓝牙（Bluetooth）通信技术、WiFi 通信技术和红外通信技术以及其它无线射频通信技术等。

其中，超声波通信是一种十分成熟的通信技术，广泛应用于遥控中，具有功耗低、信息传输稳定、信息安全性高、连接方便、简单易用等优点，并且可以在多场合使用，如家电产品，工业控制等领域。

本设计就是采用的超声波通信技术。

发射机一般由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。

当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载体进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定指令编码信号。

接收电路一般由接收电路、放大电路、译码电路、执行电路(机构)等几部分组成。

接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。

指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制（机构）。

2.4 编码译码电路本设计编码使用PT2262芯片，译码使用PT2272芯片。

编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272黄河科技学院毕业设计（文献综述）第6页接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。

当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz 的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间40KHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间40KHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100％的调幅。

2.5 系统的程序设计系统正常工作时，需要给各个地址为编一个地址码，同时编一套指令系统小程序来实现自己的预定功能，比如开关的闭合，LED灯的亮灭，这里先不多述。

黄河科技学院毕业设计（文献综述）第7页结论本文研制的基于超声波通信的多路控制系统，具有以下主要特点：⑴采用超声波无线控制，免除了信号控制线布线的麻烦。

⑵控制距离较远，可以远离系统开关操作现场。

结构简单，成本低廉，安装维护简单。

⑶该方案结构简单，功能比较完全。

随着市售的各种芯片价格的不断降低，超声波控器设计的成本也会越来越低。

时至今日，超声波得到了越来越广泛的应用。

超声波可在不同介质中以不同的速度传播，具有定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强等优点。

利用超声波通信传输数据信号，抗干扰能力强、结构简单、性能稳定、安全性高。

本设计就是基于超声波通信传递数据信息，再通过编译码电路及其他功能电路，最终实现对多路系统的控制，相信本设计会有良好的应用前景。