聲光報(bào)警器電路設(shè)計(jì)方案（四）

工作原理：

三極管BG1﹑BG2等組成低頻振蕩器，其輸出端通過電容C3和電阻R6加至BG3管的基極。BG3﹑BG4管等組成一音頻振蕩器，其振蕩頻率由R5﹑C4的數(shù)值決定，并受低頻振蕩器輸出電壓的控制。當(dāng)BG2管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，BG2集電極也由低電平迅速變?yōu)楦唠娖剑@一正跳變脈沖加至BG3管基極﹑發(fā)射極之間，使BG3管正偏壓增大，音頻振蕩頻率增高；反之，當(dāng)BG2管由截止變導(dǎo)通時(shí)，使BG3管正偏壓減小，音頻振蕩頻率變低。于是，這一頻率高低變化的音頻信號(hào)經(jīng)揚(yáng)聲器后，即可發(fā)出連續(xù)不斷的警車報(bào)警聲響。

聲光報(bào)警器電路設(shè)計(jì)方案（五）

基于單片機(jī)的聲光報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1、聲光報(bào)警系統(tǒng)基本原理

超聲波是指頻率高于20000Hz的機(jī)械波。為了實(shí)現(xiàn)超聲波回波測(cè)距，必須通過超聲波傳感器產(chǎn)生和接收超聲波。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能和超聲波能之間的相互轉(zhuǎn)化，即超聲波發(fā)射器是通過逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能，產(chǎn)生超聲波；而超聲波接收器是通過壓電效應(yīng)將超聲波能轉(zhuǎn)換為電能，接收超聲波。若超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波是以速度v（單位：m/s）在介質(zhì)中傳播，在有效防范區(qū)域內(nèi)遇到被測(cè)物體超聲波受到反射，被超聲波接收器接收，傳播經(jīng)歷的時(shí)間為t（單位：s），那么可以計(jì)算出入侵者與防范物體之間的距離s（單位：m），公式為：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，單片機(jī)按照晶振電路給出的時(shí)鐘時(shí)序下接收來自超聲波傳感器輸出的入侵者距離電信號(hào)，并將該距離數(shù)值在LCD顯示屏上實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)控制由發(fā)光二級(jí)管和蜂鳴器組成的聲光報(bào)警系統(tǒng)，使其以一定的頻率閃光并發(fā)出警報(bào)聲。

圖1   系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1、硬件電路

硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射與接收電路、聲光報(bào)警電路四部分。單片機(jī)采用STC89C52.采用12MHz高準(zhǔn)確度的晶振，減小測(cè)量誤差。超聲波傳感器采用壓電式超聲波換能器，設(shè)置單片機(jī)端口P2.7輸出超聲波換能器所需的40kHz的方波信號(hào)，端口P3.2監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。顯示電路采用KXM12864M顯示屏。聲光報(bào)警電路由發(fā)光二極管和蜂鳴器組成。

2.2、各主要模塊的硬件

2.2.1、STC89C52主控電路

圖2  STC89C52主控電路

2.2.2、超聲波發(fā)射接收電路

壓電式超聲波換能器是通過壓電晶體的諧振來實(shí)現(xiàn)超聲波能和電能之間的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)射與接收的。將超聲波發(fā)射器安裝于J1端，由單片機(jī)P27端口以40kHz的頻率輸出方波電信號(hào)，那么壓電晶體就會(huì)發(fā)生逆壓電效應(yīng)以相同的頻率進(jìn)行振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電能向超聲波能的轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生超聲波，如圖3所示。

圖3  超聲波發(fā)射電路

將超聲波接收安裝于J2端，當(dāng)壓電晶體兩端沒有施加電信號(hào)，接收到超聲波信號(hào)時(shí)，壓電晶體就會(huì)發(fā)生壓電效應(yīng)并以同頻率進(jìn)行振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)超聲波能向電能的轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生電信號(hào)，該電信號(hào)經(jīng)LM358放大后送入LM567進(jìn)行鎖相環(huán)檢波，那么單片機(jī)就可以檢測(cè)到一個(gè)接地方波。如下圖4所示。

圖4  超聲波接收電路