基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的便攜式超聲波水聲聲壓計(jì)設(shè)計(jì)

　　跟隨器起隔離水聽器和減小后端電路影響的作用。放大器與分壓通過可控增益放大來實(shí)現(xiàn),也可通過開關(guān)來實(shí)現(xiàn)測(cè)量范圍的轉(zhuǎn)換。帶通濾波為測(cè)量特定頻率的超聲波聲壓的必需。峰值檢測(cè)為測(cè)量和計(jì)算聲壓的原始數(shù)據(jù),頻率為提供頻率數(shù)據(jù)和進(jìn)行聲壓計(jì)算的頻率校正。

　　帶通濾波電路

　　考慮系統(tǒng)對(duì)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(shè)計(jì)。帶通由高通和低通級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。

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

　　峰值檢波電路

　　圖3是用集成放大器來實(shí)現(xiàn)峰值檢波的電路。

　　過零檢測(cè)電路

　　過零檢測(cè)電路在輸出需考慮與MSP430的接口問題,因而增加了接口轉(zhuǎn)換電路(圖4)。

　　 圖3 峰值檢波電路

　　圖4 過零檢測(cè)電路

　　系統(tǒng)接口

　　本系統(tǒng)用TI公司MSP430微控制器的P6端口的12位A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行峰值測(cè)量,利用P1口的定時(shí)捕獲/比較進(jìn)行頻率測(cè)量。在MSP430硬件的設(shè)計(jì)上提供晶振、復(fù)位、時(shí)鐘電路以及JTAG,完成整體設(shè)計(jì)。根據(jù)硬件,設(shè)計(jì)相關(guān)的軟件進(jìn)行聲壓測(cè)量。

　　結(jié)語(yǔ)

　　本聲壓計(jì)的設(shè)計(jì)采用了功耗極低的MSP430微控制器,用簡(jiǎn)單和便宜的集成運(yùn)放和比較器實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的超聲波的信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì),滿足了設(shè)計(jì)的要求。