基于单片机的超声波液位测量系统的课程设计
的电路中，C6 通过 R10、R11 放电，由于 C6 是耐高压低电容，所以在瞬间放电完成后 SCR2 关闭。可控硅又处于关闭状态，等待下一次的触发脉冲到来。
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基于单片机的超声波液位测量系统的课程设计
由于方案一中电路需要+600V 的直流电给电容充电，所以需要单独设计一个+600V
的直流稳压电源，而且电路中所用电容都必须为高压电容，使得系统成本增加，所以未 采用方案一。 方案二：
图 3.8 由 NE555 构成的超声波发射电路
图 3.8 中 555 定时器、R1、RP、C1 组成多谐振荡器，通过调节电阻器 RP 的阻值，
可以改变振荡频率。当单片机的 P1.0 口发出一个高电平脉冲，使光耦 TP521 导通，NE555 得电开始工作，启动振荡器从 NE555 的 3 号管脚输出 40KHz 的频率信号。由于此信号功 率不足以驱动超声波探头发射足够强的超声波，所以通过变压器升压后加到超声波探头 两端[9]。
由于方案二中用到了 NE555 芯片，但其作用只是用来产生一个 40KHz 的方波信号，
此功能用单片机也可以实现并且能够达到系统的使用要求，所以考虑到成本和功耗的原 因，未采用方案二。 方案三：
如图 3.9 所示，由 W77E58 单片机产生 40KHz 的 TTL 脉冲信号通过 P1.0 口输出，再
经过三极管 Q1 和变压器 TR1 进行功率放大。为了产生的超声波信号强度能够满足测量 范围 0～5m 的要求，超声波探头上所加的电压应达到 100V 左右，变压器的变比大致为 N1：N2=1：10，在变压器副线圈上将电压 10 倍放大，超声波探头上的正弦电压约为 100V。 TR1 原线圈上，串联限流电阻 R2；TR1副线圈上，C1 应与变压器副边绕组谐振于发射频率。
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图 3.9 由三极管构成的超声波发射电路
方案三简单易行，所用元器件也比较少，便于安装调试，所用本系统采用此方案来 驱动超声波探头发射超声波。 （2）超声波接收电路
超声波接收电路所要完成的功能是当反射回波进入超声波探头时引起晶片震动，产
生电压信号，对该电压信号进行处理后送入 INT0 产生中断申请信号，定时器停止计时。 由于此电压信号非常微弱，因此首先要对其进行放大，然后通过比较电路检测到当放大 后的信号的幅值超过规定的阈值时产生中断申请信号，并将该信号作为停止计时信号。 方案一：
图 3.10 由三极管组成的超声波接收电路
如图 3.10 所示，方案一的接收电路由两个三极管构成，VT1、VT2 和若干电阻、电
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容组成两级阻容耦合交流放大电路，最后从 C3 输出。此电路的作用是对超声波接收探 头接收到的微弱回波信号进行放大，而不能将其处理为直接接到单片机引脚的 TTL 电平 信号。还需要将输出信号进行滤波、检波等处理之后才能得到所需信号，电路设计比较 复杂，所以不采用此方案。 方案二：
图 3.11 采用 NJM4580 的超声波接收电路
方案二如图 3.11，电路是采用 NJM4580 运算放大器对信号进行放大。超声波接收探
头将超声波转换为电信号，由运算放大器 A1 进行放大。A1 输出信号经 VD1 和 VD2、C1 检波与平滑，再通过 VT1 放大到 TTL 电平作为输出信号 Uo。若检测到超声波信号，则输 出 Uo 为低电平。A1 电压增益最大约为 91 倍，若增益不够时可再增加一级放大电路[8]。 由于此电路中用到的元器件较多，而且需要反复调试放大器的增益倍数以达到最佳放大 效果，电路调试工作比较复杂且工作量比较大，所以未采用此电路。 方案三：
方案三的电路由CX20106A组成，如图3.12所示。集成电路CX20106A是一款红外接收
的专用芯片，常用于电视红外遥控器。常用的载波频率38KHz与测距的40khz较为相近， 可以利用它来做接收电路。适当的改变C3的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰 能力[7]。
由于方案三电路结构比较简单，易于调试和使用，且芯片的灵敏度和抗干扰能力都 能满足系统的需求，所用采用方案三作为超声波接收电路。
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