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1、器件应用 电子技术2004 年第 4 期 中国传感器 http:/ 56 LM567 及其在超声波检测中的应用* 武汉船舶职业技术学院（430050） 雷建龙 摘 要 文章介绍了解码集成电路 LM567的组成及应用电路，重点介绍了将它用于超声波检测时对输 入信号的要求及外围元件的要求。 给出了以LM567作为检测元件的超声波测距电路及测量程序流程图。 关键词 超声波 带宽 单片机 测距 1 LM567 的内部结构及功能 LM567是一种常见的低价解码集成电路， 其内部 结构如图 1所示。LM567内部包含了两个鉴相器、放 大器、电压控制振荡器 VCO 等单元。其典型的应用 电路如图 2所示。锁
2、相环路输出信号由电压控制振荡 器 VCO 产生，电压控制振荡器的自由振荡频率（即 无外加控制电压时的振荡频率） 与脚 5、 6外接定时元 件 R1C1的关系式为：f01/1.1R1C1。选用适当的定时 元件，可使 LM567的振荡频率在 0.01Hz500kHz 内 连续变化。脚 1、2 外接滤波电容 C2、C3。LM567 一 般作为锁相环路解码器，即当从脚 3 输入的信号的频 率在 f0附近的带宽 BW范围内时信号被捕捉到，从输 出脚 8 输出低电平（未捕捉时为高电平）。带宽 BW 可由下式计算： 2/1 20i )/(1070BWCfu= 式中，ui为输入信号的有效值（rms），ui20
3、0mV。 C2为滤波电容（单位为 F），调节它可调节带宽。 图1LM567内部结构框图 I鉴相器 Q鉴相器 VCO 输出滤波 环路滤波 输入 电源 输出 接地 定时电容 定时电阻 1 2 3 4 8 7 6 5 实际上，由上式计算得出的并不是环路带宽 BW 的实际值，而是环路带宽 BW与环路中心频率 f0的百 分比，其值再乘上 100才是锁相环路的实际捕获带 宽。对输入信号的要求是 ui20mV，上式是 图2 典型应用电路 LM567 8 7 6 5 1 2 3 4 C2 ui +5V R1 C1 +5V RL C3 图 3所示。 可见 ui200mV时带宽仅由 f0与 C2的积决 定。 图3
4、 带宽与输入电压及C2的关系 0 2 4 6 8 10 12 14 16 带宽（f0的%） 输入电压有效值（mV） 300 250 200 150 100 50 62167.34.1 2.6 1.81.3 0.1 0.08 f0C2 （kHzF） 2 用 LM567 作为超声波检测器件 超声波检测一般采用 LM1812，虽效果较好，但 价格较贵，且要用到电感等易引入干扰的元件。用作 测距的声波其波长一般在 40kHz 左右，正好落在 LM567可捕捉的范围内，完全可用它作为超声波检测 *武汉船舶职业技术学院院级重点课题 电子技术2004 年第 4 期 器件应用 中国传感器 http:/ 57
5、集成电路。图 4是超声波测距电路。单片机从 P1.7发 出约 40kHz的方波，经三极管 T后从超声波发射头发 出超声波，同时单片机内的定时器开始定时；超声波 碰到液面后反射回来被接收头接收；经过两级运放 A1、A2放大后送到 LM567的输入端 （脚 3）；LM567 捕捉到超声波后输出低电平，此负跳变可作为中断输 入引起单片机中断，定时器停止定时，定时器定时时 间即为超声波从发射到接收的时间 t； 单片机计算出距 离：2/ 1 vth =，其中 v为超声波在空气中的波速。 图4 用LM567检测超声波的测距电路图 LED显 示电路 89C51 P0 P2 P1.5 P1.4 P3.2 P1
6、.6 P1.3 声 速 调 整 延 时 调 整 LM567 4 7 5 6 C1 +12V R1 发 T 收 A1 A2 C2 +5V P1.7 8 3 1 2 LM567存在着输出延时， LM567的最大输出延时 与带宽的关系如图 5所示， 可见最大延时在 27个以上 超声波周期之间， 本设计中延时选定为 27个超声波周 期。延时并不影响测量，在测量程序设计时可将它减 去，但要求延时较固定。由图 3、5可知为使延时比较 固定，就要求有较固定的捕捉带宽，这就要求运放要 有足够大的放大倍数，以使输入信号足够大。但输入 LM567的信号又不能太大，否则易引入干扰信号造成 LM567输出不稳定。本设
7、计中运放的总放大倍数小于 200；带宽 BW为 5%左右。 图5 输出延时与带宽的关系 3 5 10 20 30 100 带宽（是f0的%） 1000 500 300 200 100 50 30 20 10 最大延迟周期数 由C2限制 的带宽 由外接电阻 限制的带宽 （C2最小） 单片机测量程序流程图如图 6所示。 图 6 程序流程图 初始化：定时器工作方式、初值；开外部 中断；设定声速；设定LM567捕捉延时 调整声速 测量开关按下？ 5次调用结束？ 调整捕捉延时 计算距离 存计数值 调整 显示距离 数字滤波 调用发射子程序 调整 开始 Y N Y N Y N Y N 3 实验结果 本设计的
8、实验结果如表 1所列， 用 LM567作超声 波检测电路不仅价格低，而且测量精度较高。 表 1 测量实验数据 实际距离(m) 测得距离(m) 实际距离(m) 测得距离(m) 0.198 0.180 2.334 2.340 0.544 0.533 2.900 2.908 0.878 0.870 3.445 3.452 1.100 1.007 4.033 4.042 1.345 1.339 4.410 4.418 1.900 1.891 4.812 4.824 2.125 2.117 5.012 5.030 参 考 文 献 1 刘大健，夏哲雷集成锁相环路解码器 LM567 及其在检 测电路中的应用国外电子元器件，2000，（1） 2 黄邦彦，胡于进制动装置的超声波检测方法研究武汉 船舶职业技术学院学报，2002，（2） 3 姜道连，宁延一用 AT89C2051 设计超声波测距仪国 外电子元器件，2000，（12） 4 张友德，赵志英单片微型机原理、应用与实验上海： 复旦大学出版社，1992 5 杨振江，杜铁军流行单片机实用子程序及应用实例西 安：西安电子科技大学出版社，2002 6 http:/
