超声波液位计研发的探讨   十六

为了实现阻抗的匹配和大电流的驱动，IRF540 场效应管的前级由两个三极管Q3 和Q4 组成的推挽电路构成。其中Q3 为PNP 型三极管，Q4 为NPN 型三极管。当发射激励脉冲的时候，由于变压器T1 线圈的寄生电容和电感对前级电路的影响比较的大，信号的突然变化也容易在端口上产生振荡，所以为了保护单片机的I/O 口，实际电路中采用了光耦器件TLP521 将单片机和实际的发射电路进行了可靠地电气隔离。

下面详细介绍超声波发射电路的具体工作过程。电路上电以后，C8051F020 单片机的管脚P2.0 发射频率为50KHz、幅值为3.3Vpp 的脉冲激励信号，由图中可以看出，这一脉冲串由两组周期为20us 的方波组成，前后均为8 个脉冲。两脉冲串中间有一个周期为30us 的脉冲，其占空比为1:1。很明显，由于这个30us 脉冲的存在，使得前后8 个方波的脉冲组虽然周期和幅值都不变，但是在时域范围内产生了180°的相变，这是对MARK 技术的一种改进。所谓MARK 技术，就是两串中间加一个特定延时，而延时周期不一定是原始方波的1.5 倍，接收信

号便可以通过这个延时确定一个稳定的接收时刻。本课题所要取的是回波信号包络线的凹陷点，经过试验验证，采用上述方案回波信号的包络线的凹陷程度要比采用一般的MARK 技术明显，这将在下面的章节中继续讨论。

单片机发射的激励信号经过光耦TLP521 隔离后，进入单比较器LM311 的反相输入端3 脚，比较器的同相输入端2 脚给一个2.5V 左右的比较电压，7 脚输出端经上拉电阻R24 上拉至10V 电压后，用以激励三极管Q3 和Q4 组成的推挽电路，控制IRF540 场效应管的通断，实现对变压器T1 的通断控制。在停止发送激励信号后，单片机P2.0 管脚置“1”，输出高电平，此时光耦TLP521 不工作，比较器的反相输入端电压高于2.5V，因此LM311 在静态时输出低电平，从而实现对IRF540 场效应管的关断。分析图2.4 的工作原理，当电压比较器LM311 的7 脚有脉冲输出时，三极管Q3 和Q4 交替工作。高电平时，三极管Q4 工作，从而IRF540 的栅极G 电平为高，场效应管导通；低电平时，三极管Q3 工作，IRF540 场效应管的栅极G 电平为低，场效应管关断。

超声波液位计