基于51單片機的超聲波發生器設計方案
本設計的超聲波發生器是利用單片機生成初始信號,然后經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,可以在農業上加以采用。在此對3個模塊進行設計:
(1)信號發生模塊。12 MHz的8051單片機硬件連接及其程序設計。
(2)信號處理模塊。驅動電路設計(CD4069非門集成芯片);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非門集成芯片);和頻電路設計(CD4081與門集成芯片);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,設計一臺超聲波發生器樣機,其技術指標如下:輸入電壓:220 VAC(50 Hz);開關頻率:1.5~1.8 MHz;最大的輸出功率:500 W;功率范圍:50~500 W。
1 信號發生模塊的設計
選取一個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口資源進行相應連接并進行程序編輯:用P3.2口控制初始信號的發射與否,用P0.O口、P0.1口發射初始信號,如圖1所示。

2 信號處理模塊的設計
2.1 驅動電路的設計
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,可能會由于電流小而不能驅動倍頻電路。從這點來考慮就需要在單片機與倍頻電路之間接入一個驅動電路,如圖2所示。在單片機的一個輸出口接一個非門,而后接入由4個非門并聯的電路,由于非門是有源器件,這樣就使得輸入倍頻電路的信號能量大大提高,起到驅動電路的功能(若用方波發生器來代替單片機就可省略驅動電路)。

2.2 倍頻電路的設計
根據電容電感元件的基本特性,以及電路的相關知識可以由已知條件得出:

如圖3所示,當在LC并聯電路中發生并聯諧振時,由電路的特性可知:

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