【文章內(nèi)容簡介】 立式效率(η)電壓比220V:22V電源相數(shù)單相鐵心形狀E型加工定制是冷卻形式液/油浸式頻率特性低頻應(yīng)用范圍電力防潮方式開放式鐵心形式殼式額定功率50（KVA）冷卻方式油浸風冷式型號220V/22V變壓器繞組形式雙繞組品牌220V/22V變壓器3）橋式整流器的選擇整流二極管的選擇因 Id= 1/2IL Vrm=故 Idmax= 1/2= Vrm= （1+5%）≈33V則二極管可選擇： 最大反向電壓33V綜上所述本設(shè)計選擇型號為2W005G的橋式整流器， 2W005G橋式整流器參數(shù)產(chǎn)品分類RF/IF 和 RFID 橋式整流器描述橋式整流器 50V 2A BRIDGE制造商Fairchild Semiconductor產(chǎn)品Single Phase Bridge峰值反向電壓50 V最大 RMS 反向電壓35 V正向連續(xù)電流最大浪涌電流60 A正向電壓下降 V最大反向漏泄電流5 uA功率耗散最大工作溫度+ 150 C長度 mm寬度 mm高度 mm安裝風格SMD/SMT封裝 / 箱體WOB4封裝Bulk 超聲波發(fā)射電路接收信號的大小和好壞直接取決于發(fā)射傳感器的發(fā)射信號,由于使用收發(fā)共 用型超聲換能器，所以除了選用性能優(yōu)良的超聲波傳感器外，發(fā)射電路和前級信 號接收電路至關(guān)重要，它決定著整個系統(tǒng)的靈敏度和精度。超聲波測量最常用的換能器發(fā)射電路大體可分為三種類型：窄脈沖觸發(fā)的寬帶激勵電路、調(diào)制脈沖諧振電路和單脈沖發(fā)射電路。從早先國內(nèi)進口的日本超聲波流量計來看，基本都采用的是窄脈沖驅(qū)動電路。這種電路在設(shè)計上一般是用一個極快速的電子開關(guān)通過對儲能元件的放電來實現(xiàn)，這些開關(guān)器件通常為晶閘管或大功率場效應(yīng)管（MOSFET）。由于需要輸出激勵信號的瞬時功率大，因此開關(guān)器件必須由直流高壓供電，一般要達到幾十到一百伏以上，這在電池供電的系統(tǒng)中無法實現(xiàn)；此外，開關(guān)瞬間會產(chǎn)生高壓脈沖，對整個電路的抗干擾設(shè)計不利。而脈沖諧振電路設(shè)計起來比較簡單，其基本方法是用振蕩電路產(chǎn)生一個高頻振蕩，經(jīng)過幅值和功率放大后接至換能器，使換能器發(fā)出超聲波，確保高頻振蕩的頻率與換能器固有頻率一致，則可獲得超聲發(fā)射的最佳效果。諧振電路能夠使用較低的電壓產(chǎn)生較強的超聲波發(fā)射，適合使用電池供電的系統(tǒng)，而且它能精確地控制發(fā)射信號，效率高。圖312超聲波發(fā)射電路本設(shè)計的脈沖發(fā)射采用軟件方式，電路圖如圖312所示。發(fā)射電路主要由反向器74LS04和超聲波換能器構(gòu)成，其中74LS04是一個高速CMOS六反相器，具有放大作用，具有對稱的傳輸延遲和轉(zhuǎn)換時間，而相對于LSTTL邏輯IC，它的功耗減小很多，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。輸出端采用兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力，上拉電阻RR5一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時間。本設(shè)計采用的是TR4016的壓電式超聲波換能器，其主要利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片振動，使機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應(yīng)分清器件上的標志。 超聲波接收電路 CX20106A集成電路介紹集成電路CX20106A（國內(nèi)同類產(chǎn)品型號為D20106A）是一款紅外接收的專用芯片，常用于電視紅外遙控器。常用的載波頻率38KHz與測距的40KHz較為相近，可以利用它來做接收電路。適當?shù)母淖冸娙莸拇笮?，可以改變接受電路的靈敏度和抗干擾能力。圖313 CX20106A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖CX20106A是日本索尼公司生產(chǎn)的在紅外遙控系統(tǒng)中作接收預(yù)放用的雙極型集成電路。它采用8腳單列直插式塑料超小型封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖313所示，電源電壓典型值為5V，最大17V；～()；；電壓增益77～79dB；輸入阻抗為27kΩ；濾波器中心頻率f0為30～60kHz。其內(nèi)部含可前置放大、自動偏置、限幅放大、通帶濾波、峰值檢波、積分比較及施密特整形輸出等電路。其主要功能是從38KHz紅外載波信號中，將編碼信號解調(diào)出來，并加以放大和整形，然后再送到微處理器（CPU）進行處理。表 CX20106A各引腳功能 引腳名稱功能1IN信號輸入端2C1RC網(wǎng)絡(luò)連接端，該端與地串接一RC網(wǎng)絡(luò)，以確定前置放大器的頻率特性與增益。R阻值大，C容量小，增益低；反之則高但C不宜過大，否則瞬態(tài)響應(yīng)速度會降低。3C2檢波電容連接端，該端與地接檢波電容，電容量大，則為平均值檢波，瞬態(tài)響應(yīng)靈敏度低；電容值小，則為峰值檢波，瞬態(tài)響應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈寬變動大。4GND接地端5f0帶通濾波器中心頻率設(shè)置端，通過該腳與電源正端接一電阻R來確定f0，當R=200千歐時，中心頻率f0=40KHZ；當R=220千歐時，中心頻率f0=38KHZ。6C3積分電容連接端，該腳所接積分電容標準值為330PF，當電容值增大時，則外部濾波干擾增強，而且輸出脈沖的低電平持續(xù)時間增加。7OUT信號輸出端，該端口為集電極開路輸出，當該腳與電源正端接一22千歐的電阻時，8VDD電源正端，接+5V超聲波接收電路包括超聲波接收探頭、信號放大電路及波形變換電路三部分。超聲波探頭必須采用與發(fā)射探頭對應(yīng)的型號，關(guān)鍵是頻率要一致，本設(shè)計采用與發(fā)射端同型號的TR4016壓電式超聲波傳感器，否則將因無法產(chǎn)生共振而影響接收效果，甚至無法接收。由于經(jīng)探頭變換后的正弦波電信號非常弱，因此必須經(jīng)放大電路進行放大。集成芯片CX20106A內(nèi)部電路由前置放大器、自動偏置電平控制電路、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和整形輸出電路組成。它們的作用分別是：（1）前置放大器它是高增益的放大器，由于超聲波在空氣中直線傳輸時，傳輸距離越大，能量的衰減越厲害，故反射回來的超聲波信號的幅值會有很大的變化。為了不使放大器的輸出信號過強而產(chǎn)生失真，集成塊內(nèi)部有自動電平限制電路，對前置放大器的增益進行自動限制。通過反饋將放大器設(shè)定于適當?shù)臓顟B(tài)，再由限制電平電路進行自動控制。（2）限度放大器當信號太強時為了防止放大器過載，限制高電平振幅，同時也可消除寄生調(diào)幅干擾。（3）寬頻帶濾波器其頻率范圍為30Hz～60Hz，其中心頻率可調(diào)。（4）檢測器將返回的超聲波的包絡(luò)解調(diào)回來。（5）積分濾波器與整形電路檢測器輸出的信號經(jīng)積分濾波器送到整形電路，輸出較好的矩形波。接收的回波信號先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，將信號調(diào)整到合適的幅值；再經(jīng)過帶通濾波器濾波得到有用信號，濾除干擾信號；最后由峰值檢波器和整形電路輸出到鎖相環(huán)路，實現(xiàn)準確的計時。超聲波接收電路如圖314所示。圖314 超聲波接收電路 距離顯示電路超聲波測距顯示電路如圖315所示。、利用三極管的開關(guān)特性，實現(xiàn)數(shù)碼管的點亮，從而實現(xiàn)動態(tài)顯示。單片機AT89C51采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時鐘頻率，減少測量誤差。，利用外中斷0口檢測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的3位共陽LED數(shù)碼管，用于顯示車尾障礙物的距離，～～g七個筆段，～，通過軟件以動態(tài)掃描方式顯示。圖315 距離顯示電路 報警電路 音頻集成功放LM386簡介LM386是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器。具有自身功耗低、更新內(nèi)鏈增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點的功率放大器，廣泛應(yīng)用于錄音機和收音機之中。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至 200。輸入端以地為參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW，使得LM386特別適用于電池供電的場合。（1）LM386內(nèi)部電路：LM386內(nèi)部電路原理圖如圖316所示。與通用型集成運放相類似，它是一個三級放大電路。 圖316 LM386內(nèi)部電路及管腳分布第一級為差分放大電路，T1和TT2和T4分別構(gòu)成復合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負載；T3和T4信號從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。第二級為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負載，以增大放大倍數(shù)。第三級中的T8和T9管復合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準互補輸出級。二極管D1和D2為輸出級提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應(yīng)外接輸出電容后再接負載。電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負反饋，使整個電路具有穩(wěn)定的電壓增益。（2）LM386的引腳LM386的外形和引腳的排列如圖316所示。引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設(shè)定端（通過接在1腳、8腳間的電容（1腳接電容+極）來改變增益，斷開時增益為20）使用時在引腳7和地之間接旁路電容，通常取10μF。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 超聲波測距儀的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。C語言程序有利于實現(xiàn)較復雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細計算程序運行的時間，在超聲波測距儀的程序設(shè)計中,計算距離時較為復雜，程序運行時間的計算又較為精細，控制程序的編程只使用一種語言編寫并不理想,所以該程序采用C語言和匯編語言混合編程。 超聲波測距儀的算法設(shè)計 超聲波測距的原理為超聲波發(fā)生器T在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當這個超聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器R所接收到。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。距離的計算公式為： d=s/2=(ct)/2 其中，d為被測物與測距儀的距離，s為聲波的來回的路程，c為聲速，t為聲波來回所用的時間。在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內(nèi)部的定時器T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生一個負跳變，在INT0或INT1端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間差，計算距離。 主程序流程圖 軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序，如圖41（a）（b） (c) 所示。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。 定時中斷服務(wù)子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務(wù)子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結(jié)果的輸出等工作。 圖41 超聲波測距系統(tǒng)的軟件設(shè)計 主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時器T0工作模式為16位定時計數(shù)器模式。置位總中斷允許位EA并給顯示端口P0和P1清0。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈沖，為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā)， ms（這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因）后，才打開外中斷0接收返回的超聲波信號。由于采用的是12 MHz的晶 振，計數(shù)器每計一個數(shù)就是1μs，當主程序檢測到接收成功的標志位后，將計數(shù)器T0中的數(shù)（即超聲波來回所用的時間）按式（2）計算，即可得被測物體與測距儀之間的距離，設(shè)計時取20℃時的聲速為344 m/s則有：d=(ct)/2=172T0/10000cm (2)其中，T0為計數(shù)器T0的計算值。 ，然后再發(fā)超聲波脈沖重復測量過程。為了有利于程序結(jié)構(gòu)化和容易計算出距離，主程序采用C語言編寫。 （頻率約40kHz的方波），脈沖寬度為12μs左右，同時把計數(shù)器T0打開進行計時。超聲波發(fā)生子程序較簡單，但要求程序運行準確，所以采用匯編語言編程。 超聲波測距儀主程序利用外中斷0檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即INT0引腳出現(xiàn)低電平），立即進入中斷程序。進入中斷后就立即關(guān)閉計時器T0停止計時，并將測距成功標志字賦值1。如果當計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器T0溢出中斷將外中斷0關(guān)閉，并將測距成功標志字賦值2以表示此次測距不成功。前方測距電路的輸出端接單片機INT0端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門IC3A的輸出接單片機INT1端口，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。 系統(tǒng)的軟硬件的調(diào)試超聲波測距儀的制作和調(diào)試都比較簡單，其中超聲波發(fā)射和接收采用Φ15的超聲波換能器TCT4010F1（T發(fā)射）和TCT4010S1（R接收），中心頻率為40kHz，安裝時應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距4～8cm，其余元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據(jù)測量范圍要求不同，可適當調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容C0的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。 硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好下載到單片機試運行。根據(jù)實際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測量的間隔時間，以適應(yīng)不同距離的測量需要。根據(jù)所設(shè)計的電路參數(shù)和程序，～，測距儀最大誤差不超過1cm。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對測量誤差和重復一致性進行多次實驗分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達到實際使用的測量要求。結(jié)論本畢業(yè)設(shè)計設(shè)計的基于單片機的汽車倒車雷達系統(tǒng)是保證汽車安全的輔助系統(tǒng)。設(shè)計的最終結(jié)果是使超聲波測距儀能夠產(chǎn)生超聲波，實現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的距離。以數(shù)字的形式顯示測量距離。超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。實用的測距方法有兩種，一種是在被測距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計；一種是發(fā)射波被物