超聲波液位計研發的探討   二十五

滯回比較器后面NPN 型三極管的作用是實現非門功能。當o U 為低電平時， c U 為高電平； o U 為高電平時， c U 為低電平，實現了信號的反相。

本課題中，采用雙D 觸發器CD4013 實現邏輯電平的由高到低轉變，應用這個下降沿觸發單片機C8051F020 停止定時器T1 計數，實現精確定時，從而實現測距功能。CD4013 由兩個相同的、相互獨立的數據型觸發器構成。每個觸發器有獨立的數據、置位、復位、時鐘輸入和 Q 及Q輸出。此器件可用作移位寄存器，且通過將Q輸出連接到數據輸入，可用作計數器和觸發器。在時鐘脈沖上升沿觸發

時，加在 D 輸入端的邏輯電平傳送到 Q 輸出端。置位和復位與時鐘無關，而分別由置位或復位線上的高電平完成。

其主要特性如下：

◆推薦工作條件

電源電壓范圍…………3V～15V

輸入電壓范圍…………0V～VDD

◆工作溫度范圍：

M 類…………－55℃～125℃

E 類………….－40℃～85℃

◆極限值

電源電壓…...－0.5V～18V

輸入電壓……－0.5V~VDD+0.5V

輸入電流…………….±10mA 圖2.21 CD4013 引腳圖

儲存穩定…………－65℃～150℃ Fig.2.21 The pin of CD4013

CD4013 的真值表如表3 所示。

由上表可知， 只有在置位引腳S 和復位引腳R 均為零時，CD4013 在時鐘脈沖的上升沿才會觸發。并且，無論時鐘輸入引腳CLOCK 和引腳D 的狀態如何，Q 引腳跟隨S 端的狀態變化，Q引腳跟隨R 端的狀態變化。在時鐘脈沖的下降沿，Q 和Q的狀態保持不變。

從上圖中可以看出，D 觸發器的狀態只有遇到上升沿的時候才會觸發。需要說明的是，要達到上圖所示的邏輯關系，當超聲波回波信號沒有到達時，Uo 一直為低電平，要達到這個條件，根據公式（2.12），

滯回比較器的低門限電壓U1 一定要小于信號地1.65V；D 觸發器的輸出Uq 在回波信號未到達之前，一直為高電平，根據D 觸發器的真值表所知， 只要通過單片機C8051F020 的P5.0 管腳置位一段時間便可，這個時間不能太長，否則D 觸發器在回波信號到來的時候就不能正常觸發，電路就不能正常工作；置位時間太短，不足以使得D 觸發器置位，進而不能產生觸發脈沖停止單片機的T1 的定數，從而不能實現測距功能。

超聲波液位計