【文章內容簡介】 載情況下，由上式（ ）中集電極等效負載 2439。 //?? FRRR iL （ ） 根據(jù) 1???FA ，利用式（ ）和（ ），可得起振條件為 39。12 LbeRrCC ??? （ ） 若增大 21/CC ，則一方面反饋系數(shù)數(shù)值隨之增大，有利于電路起振；另一方面，它又使 39。LR 減小，從而造成電壓放大倍數(shù)數(shù)值減小，不利于電路起振。因此，21/CC 既不能太大，又不能太小，具體數(shù)值應通過實驗來 最終 確定。 元件參數(shù)選取 ①電容 圖中為穩(wěn)定振蕩頻率采取了一些措施。為提高電容反饋式振蕩電路的振蕩頻率，需減少 1C 、 2C 的電容量和 L的電感量。實際上，當 1C 、 2C 減少到一定程度時，晶體管的極間電容和電路中的雜散電容將影響振蕩頻率。由于極間電容受溫 度的影響，雜散電容又難于確定，為了穩(wěn)定振蕩頻率，在設計電路時，必須能夠使極間電容和雜散電容對選頻特性的影響忽略不計。具體的方法是在電感的支路串聯(lián)一個小容量電容 C4，而且 C4?? C1 ， C4?? C2 ，這樣 44211111 CCCC ??? 總電容約為 C，因而電路的振蕩頻率 LCf ?2 10 ? 幾乎與 1C 、 2C 無關，當然，也就幾乎與極間電容和雜散電容無關了。 松鼠學院畢業(yè)設計論文 10 參數(shù)計算： 根據(jù)公式：取中心頻率 0f =50kHz，由實際應用情況， L 約為 20mH2021mH 左右，選用 50mH 的等效環(huán)形線圈，故有 mHL 50? ， nFC ? 其它電路元器件參數(shù)圍繞中心頻率進行合理調節(jié)得出： C1=C2= 則反饋系數(shù) ： 121??? CCF 電容 C3在電路中是耦合作用，其應該遠大于 C1（這里選 10 倍） C3=1uF。 ②電阻 由于當 VVUCCCE ??時，獲得最大不失真 輸出 電壓。此時 VUE ? ，則 VVVU B ??? ，所以 ??? VVRR )(/ 21 ，所以設定???? kRkR , 21 。 ③穩(wěn)壓二極管 1N4731 電路的振蕩頻率在 50kHz左右，兩個反接的 1N4731使正弦振蕩信號被抑制在 5V至 +5V的范圍內 , 3D , 4D 是一個瞬間抑制二極管用于抑制由靜電等原因產生的瞬間高壓，以保護電路。 穩(wěn)壓二極管 1N4731的參數(shù)： 最大耗散功率 (W)： 1W 額定電壓 (V)： 最大工作電流 (mA)： 217mA 圖 穩(wěn)壓二極管 1N4731參數(shù)表 ④晶體管 2N3702 本設計中選用晶體管 2N3702，其參數(shù)為： 晶體管極性 ： PNP 松鼠學院畢業(yè)設計論文 11 封裝 / 箱體 ： TO92 集電極 — 發(fā)射極最大電壓 （ VCEO）： 25 V 發(fā)射極 基極電壓 （ VEBO）： 5 V 集電極連續(xù)電流 ： A 最大直流電集電極電流 ： A 功率耗散 ： 625 mW 最大工作頻率 ： 100 MHz 最大工作溫度 ： + 150 C DC Collector/Base Gain hfe Min： 60 最小工作溫度 55 C 圖 晶體管 2N3702參數(shù)表 ⑤耦合變壓器 耦合變壓器原副邊匝數(shù)比為 1:1 Protues震蕩電路及其仿真波形： 圖 震蕩電路 protues圖 振蕩電路中理論上產生的頻率為 50KHZ,其中有各種各樣的原因影響，得到的頻率誤差在 %— +%之間。然而實際中車來時頻率變化大于 1%，因此滿足要求。 松鼠學院畢業(yè)設計論文 12 圖 振蕩電路波形 protues效果圖 用 protues仿真時輸出波形為正弦波，波形振幅為 ,頻 率為 50kHZ。 整形電路設計 整形電路核心是利用過零比較器。處于開環(huán)工作狀態(tài)的集成運放是一種最簡單的過零比較器，此時，集成運放工作在非線性區(qū)，因此，當 0?IU 時，OPPO UU ?? ；當 0?IU 時， OPPO UU ?? 。其中 OPPU 是集成運放的最大輸出電壓。 圖 整形電路原理圖 本設計中使用 AD811 集成運放芯片。 整形電路中使用的 AD811 芯片的引腳封裝和典型應用接法如圖所示接法。 松鼠學院畢業(yè)設計論文 13 圖 AD811 引腳封裝圖 圖 AD811 的典型接法 protues 整形電路及其仿真波形： 圖 整形電路 protues 效果圖 本設計中芯片 AD811 雙端供電，供電電壓為 VVVV SS 5,5 ???? ?? 松鼠學院畢業(yè)設計論文 14 圖 整 形電路波形效果圖 當輸入信號振幅為 5V，頻率為 50KHZ 時， AD811 的輸出端明顯為矩形信號，且輸出信號振幅小于 5V。 波形變換電路設計 由圖 所示，由于當 onBE Uu ? ，且 BECE uu ? 時，進入截止區(qū)的條件，由于輸出電壓 0u 與 CR 上電壓的變化相位相反，從而導致 0u 波形產生頂部失真；當 onBE Uu ? ， BECE uu ? 時，輸出 0u 波形產生底部失真。因此 電路 輸出為方波。 圖 波形變換電路原理圖 電路元件參數(shù) 本模塊中晶體管為 S9013， R7=2k， R8=1k 晶體管 S9013 參數(shù)為 : 集電極基極電壓 : 40V 集電極發(fā)射極電壓 : 20V 發(fā)射極基極電壓 : 5V 松鼠學院畢業(yè)設計論文 15 集電極電流 : 500mA 集電極耗散功率 : 625mW 結溫 : 150176。C 貯藏溫度 : 55 ~ 150176。C 集電極基極擊穿電壓 : 40 V 集電極發(fā)射極擊穿電壓 : 20 V 發(fā)射極基極擊穿電壓 : 5 V 集電極截止電流 : 100 nA 發(fā)射極截止電流 IEBO: 100 nA DC 電流增益： 64 到 202 之間 一般為 120 集電極發(fā)射極飽和電壓 : 基射極飽和電壓 : 基射極電壓 : 圖 晶體管 S9013 參數(shù)表 protues 波形變 換電路及其仿真波形： 松鼠學院畢業(yè)設計論文 16 圖 波形變換電路 protues 圖 圖 波形變換波形效果圖 當有輸入信號時，當信號的大于晶體管的導通電壓時，三極管導通，此時輸出低電平，當輸入信號小于晶體管的導通電壓時，三極管截止，此時輸出高電平。因此，使用此波形變換電路，可以輸出適合單片機的矩形信號。 穩(wěn)壓電路設計 本設計中由于檢測電路中不同的模塊需要合適的電源供電（震蕩電路需要12V 電源，整形以及波形變換電路需要 5V 電源），因此，穩(wěn)壓電路中采用 7805穩(wěn)壓器，其參數(shù)如如所示： 松鼠學院畢業(yè)設計論文 17 圖 7805 穩(wěn)壓器參數(shù)表 Protues 中穩(wěn)壓電路及其仿真： 穩(wěn)壓電路中濾波電容 C5 和 C6 在穩(wěn)壓器的兩端且 C6=33uF， C7=，C7=C8=。其中電源是 12V，經過 7805 后，輸出電壓 VCC 是 。 圖 穩(wěn)壓電路 protues 圖及其仿真 Protues 中檢測電路及仿真波形 需要說明的是，在對各單元電路進行整合的過程中，需考慮各單元合理的先后順序、單元 之間的阻抗匹配以及合理的布線。電路連接過程中，振蕩電路在 松鼠學院畢業(yè)設計論文 18 前，接著依次接整形電路和波形變換電路。阻抗匹配亦是一個很重要的問題，需考慮前幾輸出阻抗和后級輸入阻抗的匹配。布線上則因在滿足要求的前提下盡量美觀、簡潔。 本設計中仿真電路及波形如下圖所示： 從仿真示波器中可以看出振蕩電路輸出信號（ B通道）為振幅為 ，頻率為 50KHZ 的正弦信號 。整形電路輸出信號（ C通道）為振幅為 ，頻率為 50KHZ的矩形信號；波形變換電路輸出信號（ D 通道）為電壓 ，頻率為 50KHZ的矩形信號，此信號適合單片機識別。 圖 線圈檢測電路 protues 圖 松鼠學院畢業(yè)設計論文 19 圖 線圈檢測電路波形仿真圖 第 4 章 硬件設計 單片機電路部分 測頻電路及 數(shù)碼 顯示電路設計 測頻電路信號由單片機的 T0 口輸入； 顯示電路由 四位共陽 數(shù)碼管顯示 車流量。 檢測電路主要實現(xiàn)的是對前續(xù)電路輸出的矩形波信號進行計數(shù)以便后續(xù)處理及應用。 對矩形波信號進行計數(shù)可以采用兩種方式，一種是利用 D觸發(fā)器和 JK觸發(fā)器 以及簡單門電路組成的計數(shù)器進行計數(shù)，二是利用單片機的定時及計數(shù)功能對矩形波信號進行計數(shù)。在這里，我將采用第二種方法。 由圖觀察可知，其主要由四部分構成，單片機是核心，輔之以晶振和復位電路，單片機對輸入信號進行計數(shù)得出頻率值再借助于四位八段數(shù)碼管顯示出來。 測頻電路及顯示電路 如圖所示： 松鼠學院畢業(yè)設計論文 20 圖 測頻電路及顯示電路 protues 圖 第 5 章 軟件設計 檢測方案 正常情況下，在機動車輛沒處在環(huán)形地埋線圈所在位置的時候，耦合電路振蕩頻率保持恒定，單片機在單位時間段測得的脈沖個數(shù)基本保持不變，當機動車輛經過環(huán)形地埋線圈所在位置時，由于耦合電路振蕩頻率的增大，使得單片機在單位時間段測得的脈沖個數(shù)也相應增加，但是機動車自身鐵質是不均勻的，所以當它經過環(huán)形地埋線圈時單片機在單位時間段測得的脈沖個數(shù)又是變化的，為此我們在軟件設計中采用閥值比較法，設地埋線圈所在位置無機動車時單位時間段單片機測得的脈沖個數(shù)為 N，當機動車輛經過地埋線圈所在位置時單位時間段單 片機測得的脈沖個數(shù)為 NK，當 NK≥ TH 時認為有車， NETH 時認為無車。注意為了能檢測到高速行駛的車輛，應盡量將檢測脈沖個數(shù)的單位時間段設的較小，但又不能太小，如果太小脈沖增量將不明顯同時經驗閥值也不好選取，經大量實驗我們選取單位時間段為 10ms， TH 為 509。 由于又存在各種干擾（如汽車點火時產生的脈沖），所以必須加上判斷誤差的程序。假設車長為 5m；最高時速為 200km/h，通過線圈的最短時間為 ，即 90ms?？梢约尤脒@樣的檢測程序：當檢測到一個 NK≥ TH 時，繼續(xù)檢測 NETH，只有當檢測 到 NETH 并且兩個時間差大于 90ms 時才算有車通過。 松鼠學院畢業(yè)設計論文 21 主程序流程圖 N Y Y N Y N Y