超声波液位计研发的探讨   二十五

滞回比较器后面NPN 型三极管的作用是实现非门功能。当o U 为低电平时， c U 为高电平； o U 为高电平时， c U 为低电平，实现了信号的反相。

本课题中，采用双D 触发器CD4013 实现逻辑电平的由高到低转变，应用这个下降沿触发单片机C8051F020 停止定时器T1 计数，实现精确定时，从而实现测距功能。CD4013 由两个相同的、相互独立的数据型触发器构成。每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和 Q 及Q输出。此器件可用作移位寄存器，且通过将Q输出连接到数据输入，可用作计数器和触发器。在时钟脉冲上升沿触发

时，加在 D 输入端的逻辑电平传送到 Q 输出端。置位和复位与时钟无关，而分别由置位或复位线上的高电平完成。

其主要特性如下：

◆推荐工作条件

电源电压范围…………3V～15V

输入电压范围…………0V～VDD

◆工作温度范围：

M 类…………－55℃～125℃

E 类………….－40℃～85℃

◆极限值

电源电压…...－0.5V～18V

输入电压……－0.5V~VDD+0.5V

输入电流…………….±10mA 图2.21 CD4013 引脚图

储存稳定…………－65℃～150℃ Fig.2.21 The pin of CD4013

CD4013 的真值表如表3 所示。

由上表可知， 只有在置位引脚S 和复位引脚R 均为零时，CD4013 在时钟脉冲的上升沿才会触发。并且，无论时钟输入引脚CLOCK 和引脚D 的状态如何，Q 引脚跟随S 端的状态变化，Q引脚跟随R 端的状态变化。在时钟脉冲的下降沿，Q 和Q的状态保持不变。

从上图中可以看出，D 触发器的状态只有遇到上升沿的时候才会触发。需要说明的是，要达到上图所示的逻辑关系，当超声波回波信号没有到达时，Uo 一直为低电平，要达到这个条件，根据公式（2.12），

滞回比较器的低门限电压U1 一定要小于信号地1.65V；D 触发器的输出Uq 在回波信号未到达之前，一直为高电平，根据D 触发器的真值表所知， 只要通过单片机C8051F020 的P5.0 管脚置位一段时间便可，这个时间不能太长，否则D 触发器在回波信号到来的时候就不能正常触发，电路就不能正常工作；置位时间太短，不足以使得D 触发器置位，进而不能产生触发脉冲停止单片机的T1 的定数，从而不能实现测距功能。

超声波液位计