基于8051單片機(jī)的超聲波發(fā)生器設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)的超聲波發(fā)生器是利用單片機(jī)生成初始信號(hào)，然后經(jīng)過一系列處理電路的作用后生成用來殺滅水蚤的超聲波，成本低、效果好，可以在農(nóng)業(yè)上加以采用。在此對(duì)3個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：

　　(1)信號(hào)發(fā)生模塊。12 MHz的8051單片機(jī)硬件連接及其程序設(shè)計(jì)。

　　(2)信號(hào)處理模塊。驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)(CD4069非門集成芯片);倍頻電路設(shè)計(jì)(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(shè)計(jì)(CD4069非門集成芯片);和頻電路設(shè)計(jì)(CD4081與門集成芯片);選頻電路設(shè)計(jì)(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(hào)檢測(cè)模塊、數(shù)字示波器的連接。

　　在上述研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一臺(tái)超聲波發(fā)生器樣機(jī)，其技術(shù)指標(biāo)如下：輸入電壓：220 VAC(50 Hz);開關(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(hào)發(fā)生模塊的設(shè)計(jì)

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

　　2 信號(hào)處理模塊的設(shè)計(jì)

　　2.1 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

　　如果將兩列波(0.03 MHz)直接從單片機(jī)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(qū)動(dòng)倍頻電路。從這點(diǎn)來考慮就需要在單片機(jī)與倍頻電路之間接入一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，如圖2所示。在單片機(jī)的一個(gè)輸出口接一個(gè)非門，而后接入由4個(gè)非門并聯(lián)的電路，由于非門是有源器件，這樣就使得輸入倍頻電路的信號(hào)能量大大提高，起到驅(qū)動(dòng)電路的功能(若用方波發(fā)生器來代替單片機(jī)就可省略驅(qū)動(dòng)電路)。

　　2.2 倍頻電路的設(shè)計(jì)

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

　　如圖3所示，當(dāng)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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