基于8051單片機的超聲波發(fā)生器設計方案

本設計的超聲波發(fā)生器是利用單片機生成初始信號，然后經(jīng)過(guò)一系列處理電路的作用后生成用來(lái)殺滅水蚤的超聲波，成本低、效果好，可以在農業(yè)上加以采用。在此對3個(gè)模塊進(jìn)行設計：

　　(1)信號發(fā)生模塊。12 MHz的8051單片機硬件連接及其程序設計。

　　(2)信號處理模塊。驅動(dòng)電路設計(CD4069非門(mén)集成芯片);倍頻電路設計(S9014或ECGl08三極管、104普通電容、11 257.9 nH自制電感、1 kΩ電阻);整波電路設計(CD4069非門(mén)集成芯片);和頻電路設計(CD4081與門(mén)集成芯片);選頻電路設計(S9014或ECGl08三極管、104普通電容、112.58 nH自制電感、1 kΩ電阻)。

　　(3)信號檢測模塊、數字示波器的連接。

　　在上述研究基礎上，設計一臺超聲波發(fā)生器樣機，其技術(shù)指標如下：輸入電壓：220 VAC(50 Hz);開(kāi)關(guān)頻率：1.5～1.8 MHz;最大的輸出功率：500 W;功率范圍：50～500 W。

　　1 信號發(fā)生模塊的設計

　　選取一個(gè)8051單片機芯片，將晶振電路、復位電路、電源電路連接到單片機相應的引腳上組成單片機的最小系統。利用單片機的中斷資源和I/O口資源進(jìn)行相應連接并進(jìn)行程序編輯：用P3.2口控制初始信號的發(fā)射與否，用P0.O口、P0.1口發(fā)射初始信號，如圖1所示。

　　2 信號處理模塊的設計

　　2.1 驅動(dòng)電路的設計

　　如果將兩列波(0.03 MHz)直接從單片機的輸出口PO.O和P0.1輸出接入后面的5倍頻電路，可能會(huì )由于電流小而不能驅動(dòng)倍頻電路。從這點(diǎn)來(lái)考慮就需要在單片機與倍頻電路之間接入一個(gè)驅動(dòng)電路，如圖2所示。在單片機的一個(gè)輸出口接一個(gè)非門(mén)，而后接入由4個(gè)非門(mén)并聯(lián)的電路，由于非門(mén)是有源器件，這樣就使得輸入倍頻電路的信號能量大大提高，起到驅動(dòng)電路的功能(若用方波發(fā)生器來(lái)代替單片機就可省略驅動(dòng)電路)。

　　2.2 倍頻電路的設計

　　根據電容電感元件的基本特性，以及電路的相關(guān)知識可以由已知條件得出：

　　如圖3所示，當在LC并聯(lián)電路中發(fā)生并聯(lián)諧振時(shí)，由電路的特性可知：

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