基于单片机的汽车倒车雷达系统设计 成都工业学院2013届毕业设计（论文）
输出阻抗 短路电流 峰值电流 Ro 1SC 1PK f=1KHz Vi=35V,Ta=25℃ Tj=25℃ 15 230 2.2 mΩ mA A 2）变压器的选择
电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压U2。在本直流稳压电源中，我们将220V的交流电压变换为5V。 输出为5V直流稳压电路电源变压器的选择：
由于LM7805输入电压与输出电压的最小值?UI?Uo?min?2V， U输入电压与输
V，故LM7805的输入电压范围为： 出电压差的最大值?UI?Uo?max?35Uomax?(UI?Uo)min?UI?Uomin?(UI?Uo)max
即 7V?UI?40V
U2?UImin7??6.36VV（L1:L2=100:1） 1.11.1，综合考虑取 U2?22变压器副边电流： I2?Iomax?1A，取I2?1.1A 因此，变压器副边输出功率： P2?I2U2?24.2W
P由于变压器的效率??0.6，所以变压器原边输入功率P1?2??40.3W，为留
有余地，选用功率为50W的220V/22V型号的变压器(深圳市永昌智兴电子有限公司生产)。其具体如下表3-3参数如下：
外形结构 电压比 铁心形状 冷却形式 应用范围 铁心形式 冷却方式 立式效率 220V:22V E型 液/油浸式 电力 壳式 油浸风冷式 (η) 电源相数 加工定制 频率特性 防潮方式 额定功率 型号 品牌 表3-3 变压器参数
3）桥式整流器的选择
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0.6 单相 是 低频 开放式 50（KVA） 220V/22V 220V/22V变压器 变压器绕组形式 双绕组 基于单片机的汽车倒车雷达系统设计 成都工业学院2013届毕业设计（论文）
整流二极管的选择
因 Id= 1/2IL Vrm=1.414U2
故 Idmax= 1/2×1.1A=0.55A Vrm=1.414U2max ×（1+5%）≈33V 则二极管可选择：最大正向电流0.55A 最大反向电压33V 综上所述本设计选择型号为2W005G的桥式整流器，其具体参数如表3-4
产品分类 制造商 峰值反向电压 正向连续电流 正向电压下降 功率耗散 长度 高度 封装 / 箱体 RF/IF 和 RFID >> 桥式整流器 Fairchild Semiconductor 50 V 产品 最大 RMS 反向电压 最大浪涌电流 最大反向漏泄电流 最大工作温度 宽度 安装风格 封装 桥式整流器 50V 2A 描述 BRIDGE Single Phase Bridge 35 V 60 A 5 uA + 150 C 9.1 mm SMD/SMT Bulk 1.1 V 9.1 mm 5.5 mm WOB-4 表3-4 2W005G桥式整流器参数
3.4 超声波发射电路
接收信号的大小和好坏直接取决于发射传感器的发射信号,由于使用收发共 用型超声换能器，所以除了选用性能优良的超声波传感器外，发射电路和前级信 号接收电路至关重要，它决定着整个系统的灵敏度和精度。
超声波测量最常用的换能器发射电路大体可分为三种类型：窄脉冲触发的宽带激励电路、调制脉冲谐振电路和单脉冲发射电路。从早先国内进口的日本超声波流量计来看，基本都采用的是窄脉冲驱动电路。这种电路在设计上一般是用一个极快速的电子开关通过对储能元件的放电来实现，这些开关器件通常为晶闸管或大功率场效应管（MOSFET）。由于需要输出激励信号的瞬时功率大，因此开关器件必须由直流高压供电，一般要达到几十到一百伏以上，这在电池供电的系统中无法实现；此外，开关瞬间会产生高压脉冲，对整个电路的抗干扰设计不利。而脉冲谐振电路设计起来比较简单，其基本方法是用振荡电路产生一个高频振荡，经过幅值和功率放大后接至换能器，使换能器发出超声波，确保高频振荡的
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频率与换能器固有频率一致，则可获得超声发射的最佳效果。谐振电路能够使用较低的电压产生较强的超声波发射，适合使用电池供电的系统，而且它能精确地控制发射信号，效率高。
图3-12超声波发射电路
本设计的脉冲发射采用软件方式，电路图如图3-12所示。发射电路主要由反向器74LS04和超声波换能器构成，其中74LS04是一个高速CMOS六反相器，具有放大作用，具有对称的传输延迟和转换时间，而相对于LSTTL逻辑IC，它的功耗减小很多，单片机P1.0端口输出40KHz方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极。用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力，上拉电阻R4、R5一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间。
本设计采用的是TR40-16的压电式超声波换能器，其主要利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器内部有两个压电晶片和一个换能板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器；反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片振动，使机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。超声波发射换能器与接收换能器在结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。
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3.5 超声波接收电路 3.5.1 CX20106A集成电路介绍
集成电路CX20106A（国内同类产品型号为D20106A）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。适当的改变电容的大小，可以改变接受电路的灵敏度和抗干扰能力。
图3-13 CX20106A内部结构图
CX20106A是日本索尼公司生产的在红外遥控系统中作接收预放用的双极型集成电路。它采用8脚单列直插式塑料超小型封装，其内部结构图如图3-13所示，电源电压典型值为5V，最大17V；电源电流1.1～2.5mA(典型值为1.8mA)；输出低电平0.2V；电压增益77～79dB；输入阻抗为27kΩ；滤波器中心频率f0为30～60kHz。其内部含可前置放大、自动偏置、限幅放大、通带滤波、峰值检波、积分比较及施密特整形输出等电路。其主要功能是从38KHz红外载波信号中，将编码信号解调出来，并加以放大和整形，然后再送到微处理器（CPU）进行处理。
CX20106A各引脚功能如表3-5： 引脚 名称 功能 1 IN 信号输入端 2 C1 RC网络连接端，该端与地串接一RC网络，以确定前置放大器的25
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频率特性与增益。R阻值大，C容量小，增益低；反之则高但C不宜过大，否则瞬态响应速度会降低。 3 C2 检波电容连接端，该端与地接检波电容，电容量大，则为平均值检波，瞬态响应灵敏度低；电容值小，则为峰值检波，瞬态响应灵敏度高，但检波输出的脉宽变动大。 4 5 GND f0 接地端 带通滤波器中心频率设置端，通过该脚与电源正端接一电阻R来确定f0，当R=200千欧时，中心频率f0=40KHZ；当R=220千欧时，中心频率f0=38KHZ。 6 C3 积分电容连接端，该脚所接积分电容标准值为330PF，当电容值增大时，则外部滤波干扰增强，而且输出脉冲的低电平持续时间增加。 7 OUT 信号输出端，该端口为集电极开路输出，当该脚与电源正端接一22千欧的电阻时，输出脉冲低电平的标准值约为0.2V 8 VDD 电源正端，接+5V 表 3-6 CX20106A各引脚功能
3.5.2超声波接收电路
超声波接收电路包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路三部分。超声波探头必须采用与发射探头对应的型号，关键是频率要一致，本设计采用与发射端同型号的TR40-16压电式超声波传感器，否则将因无法产生共振而影响接收效果，甚至无法接收。由于经探头变换后的正弦波电信号非常弱，因此必须经放大电路进行放大。
集成芯片CX20106A内部电路由前置放大器、自动偏置电平控制电路、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器和整形输出电路组成。它们的作用分别是： （1）前置放大器
它是高增益的放大器，由于超声波在空气中直线传输时，传输距离越大，能量的衰减越厉害，故反射回来的超声波信号的幅值会有很大的变化。为了不使放大器的输出信号过强而产生失真，集成块内部有自动电平限制电路，对前置放大
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