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基于51单片机的超声波发生器设计方案

发布时间:2020-07-03 发布时间:
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本设计的超声波发生器是利用单片机生成初始信号,然后经过一系列处理电路的作用后生成用来杀灭水蚤的超声波,成本低、效果好,可以在农业上加以采用。在此对3个模块进行设计:

(1)信号发生模块。12 MHz的8051单片机硬件连接及其程序设计。

(2)信号处理模块。驱动电路设计(CD4069非门集成芯片);倍频电路设计(S9014或ECGl08三极管、104普通电容、11 257.9 nH自制电感、1 kΩ电阻);整波电路设计(CD4069非门集成芯片);和频电路设计(CD4081与门集成芯片);选频电路设计(S9014或ECGl08三极管、104普通电容、112.58 nH自制电感、1 kΩ电阻)。

(3)信号检测模块、数字示波器的连接。

在上述研究基础上,设计一台超声波发生器样机,其技术指标如下:输入电压:220 VAC(50 Hz);开关频率:1.5~1.8 MHz;最大的输出功率:500 W;功率范围:50~500 W。

1 信号发生模块的设计

选取一个8051单片机芯片,将晶振电路、复位电路、电源电路连接到单片机相应的引脚上组成单片机的最小系统。利用单片机的中断资源和I/O口资源进行相应连接并进行程序编辑:用P3.2口控制初始信号的发射与否,用P0.O口、P0.1口发射初始信号,如图1所示。


2 信号处理模块的设计

2.1 驱动电路的设计

如果将两列波(0.03 MHz)直接从单片机的输出口PO.O和P0.1输出接入后面的5倍频电路,可能会由于电流小而不能驱动倍频电路。从这点来考虑就需要在单片机与倍频电路之间接入一个驱动电路,如图2所示。在单片机的一个输出口接一个非门,而后接入由4个非门并联的电路,由于非门是有源器件,这样就使得输入倍频电路的信号能量大大提高,起到驱动电路的功能(若用方波发生器来代替单片机就可省略驱动电路)。

2.2 倍频电路的设计

根据电容电感元件的基本特性,以及电路的相关知识可以由已知条件得出:

如图3所示,当在LC并联电路中发生并联谐振时,由电路的特性可知:



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