555定时器数字—模拟混合集成电路的设计
555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器。在这里我们利用其构成了个多谐振荡器产生40kHz的波形。图3-6是国产的双极型定时器CB555的电路结构图。它由比较器A1和A2、基本RS触发器和集电极开路的放电三极管T三部分组成[5]。
其工作过程：接通电源，设三极管T截止，电源通过R10和R9给电容C7充电，当上升到2/3 VCC 时反向比较器C1翻转输出低电平，RS触发器复位，555输出端V0为“0”，则三极管T导通，C7经R10和T放电，当电压降到1/3 VCC时正相比较器翻转输出低电平，RS触发器置位，输出V0变为“1”，此时T又截止，C7又开始充电，如此周而复始，输出端就可以获得周期性的矩形脉冲波。其工作过程可用表3-2简洁表示，经分析表明：电容C7的放电时间t1和充电时间t 2可分别表示为：
（3-1）
（3-2）
表3-2 555内部工作过程
输 入 输 出
RD vI1 vI2 V0 TD
0 X X 低 导通
1 > 2/3 VCC > 1/3 VCC 低 导通
1 < 2/3 VCC > 1/3 VCC 不变 不变
1 < 2/3 VC < 1/3 VCC 高 截止
1 > 2/3 VCC < 1/3 VCC 高 截止
由式（4-1）、（4－2）可得输出脉冲得频率为
（3-3）
为达到频率为40 kHz的超声波，经计算，C7取4700pF ，R9取510 。 R10取4k ，为了调节信号频率，R10可改为5k 的可调电阻。为保证555时基具有足够的驱动能力，此处采用+5V电源。
3.4.2 共射极放大电路
为了提高测量精度使单片机的计时精度更好，在555振荡器后面外加一个共射极放大电路，其目的不是为了放大，而是用它作受控开关使用，主要是因为555振荡器周期性振荡之前有一个起振时间，为了防止出现单片机已经开始计时了，而超声波信号还没有发出去所带来的计时误差这种情况的产生。
其工作过程是：当三极管的发射极接收到单片机给的低电平时，不管发射极有没有超声波输入，由于三极管都不导通，所以超声波探头两端一直没有压差而无法工作；当单片机给了三极管基极低电平时，三极管的能否工作，主要取决于三极管的发射极有没有信号输入，当有40kHz的方波信号输入时，三极管根据信号高低电平决定导通与否，探头两端有了同频率的压差变化，这样超声波探头将发生共振，完成发送超声波的任务。
图3-7显示的是实验中通过示波器所观察到的单片机P1.0口输出的电平，实际产生7个方波脉冲，周期为25us。图3-8中波形经放大后加载在发射探头两端的脉冲信号，经Q1后相位与单片机输出相反，电压放大为15V。由于三极管结电容的影响，图中所示放大后的波形发生了畸变，但由于频率未变，所以仍能很好地产生40kHZ的超声波脉冲。
图见附录1
3.5接收电路设计
超声波接收器主要由超声波接收探头和红外线检波接收集成电路两部分组成。
