基于单片机的智能玩具车设计(7)

图 4-21 是一种前向通道结构图，该前向通道处理的信号主要是数字信号。感应开关和机械式行程开关得到的信号必须经转换电平的电路转换达到要求的开关信号（一般为TTL电平），然后送到接口电路；转速传感器得到的信号被送到整形电路，整形成边的脉冲信号，上升沿和下降沿才能完好，经计数器记录其脉冲的个数；V/F（电压/频率）转换器提供的信号是频率信号，该信号可以可直接送往接口电路或经计数器后送往接口电路；角度编码器提供的虽是数字信号，但它需要经相位鉴别和锁存后才能送到计算机。传感器送出的数字信号一般需要经光电隔离后再传送到计算机的接口电路。很多智能化的传感器具备串行数字的输出功能，因此就可以通过隔离电路送到串行接口；而具有现场总线功能的传感器是可直接连接到现场总线，因为它已将相位鉴别和锁存的通道集成在芯片的内部。

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所示。

图 4-22 是另一种前向通道结构示意图，它主要处理模拟信号。热敏电阻通过电桥将电阻阻值的变化量转换为电压信号；热电偶把温度信号转换为电势信号输出。这些信号经放大、线性化处理、模/数转换后送入计算机接口电路。大电流信号需要分流衰减，大电压信号需要分压衰减，高速信号需要采样保持后，才能进行 A/D 转换；对输出电流信号的传感器，需要将电流信号转换为电压信号，才能进行 A/D 转换；为防止现场对计算机系统的干扰，在前向通道中，通常还要有光电或变压器隔离措施。 3.前向通道的设计 （1）传感器的比较

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（2）超声波障碍检测

超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，其频率超过 20KHz，分横向振荡和纵向振荡两种，超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度不同。它有折射和反射现象，且在传播过程中有衰减。利用超声波的特性，可做成各种超声波传感器，结合不同的电路，可以制成超声波仪器及装置，在通讯、医疗及家电中获得广泛应用[1]。

如图 4-23 所示，该图是由超声波构成的检测电路。

4.6.2 后向通道设计

在单片机系统中，对控制对象输出控制信息的通道称为后向通道。在后向通道设计中，必须解决单片机与执行机构（如电磁铁、步进电动机、伺服电功机、直流

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电动机等）功率驱动模块的接口问题，这时也会遇到信号转换（这时由于与执行机构相连接，则必须把数字信号转换成执行机构能接受的模拟信号这就叫DA转换）、隔离及输出通道数的扩展等技术问题。

简单地说，后向通道指单片机或者其他控制器输出到执行单元的通道，在这里需要进行把单片机能识别的数字信号转换成执行单元可识别的电压或电流模拟信号。

对于执行机构来说，后向通道就是它的信号源，因为它要完成微型计算机与执行机构的信号转换，完成微型计算机与执行机构的功率驱动，完成微型计算机与执行机构的速度匹配，完成实际应用中的抗干扰等功能。输出通道包括数字量的输出和模拟量的输出，按照输出信号的类型可以把后向通道分为两种，即数字量的输出通道和模拟量的输出通道。 1.模拟通道

D/A转换器——把数字量转换为使输出模拟量。 平滑滤波器——使输出模拟量连续。

分路器——将转换后的模拟量依次分配到多个模拟设备，使多个设备能共用 一个 D/A 转换器。 2.数字通道

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数字量输出通道主要由输出锁存器、数字光电隔离器、输出地址译码电路和功率驱动电路等组成

数据锁存——锁存数据总线输出信号 光电隔离——防止现场干扰

下图所示的双极式 H 型可逆 PWM 变换器电路式的向通道。

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