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現,也可通過開關來實現測量范圍的轉換。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行設計。帶通由高通和低通級聯實現。

　　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是用集成放大器來實現峰值檢波的電路。

　　過零檢測電路

　　過零檢測電路在輸出需考慮與MSP430的接口問題,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轉換進行峰值測量,利用P1口的定時捕獲/比較進行頻率測量。在MSP430硬件的設計上提供晶振、復位、時鐘電路以及JTAG,完成整體設計。根據硬件,設計相關的軟件進行聲壓測量。

　　結語

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