詳細(xì)超聲波驅(qū)蟲器設(shè)計(jì)報(bào)告 程序加仿真

1、超聲波驅(qū)蟲器設(shè)計(jì)報(bào)告 一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 人們?nèi)粘Ｉ钪校绕涫窍募?，人們常常遭遇蚊蟲的叮咬，主要是蚊子叮咬后起包發(fā)癢，影響了人們的日常生活和工作。根據(jù)生物學(xué)基本原理，利用蚊蟲對(duì)超聲波均會(huì)產(chǎn)生厭惡感，設(shè)計(jì)了此超聲波驅(qū)蟲器。超聲波驅(qū)蚊器不但環(huán)保節(jié)能而且對(duì)人體無害。超聲波驅(qū)蟲器主要是NE555構(gòu)成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，產(chǎn)生超聲波信號(hào)，由壓電超聲波揚(yáng)聲器構(gòu)成超聲波發(fā)生裝置。從而可以產(chǎn)生頻率范圍為2364kHz范圍內(nèi)，周而復(fù)始地變換十種不同頻率的超聲波，即可起驅(qū)除蚊子、蟑螂、蒼蠅、跳蚤、等害蟲的效果。  二、方案設(shè)計(jì)與論證根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)于超聲波驅(qū)蟲器的設(shè)計(jì)，可分為兩大部分：1、產(chǎn)生率范圍為23

2、64kHz范圍內(nèi)，周而復(fù)始地變換十種不同頻率的電信號(hào)。2、利用2364kHz范圍內(nèi)，周而復(fù)始地變換十種不同頻率的電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)超聲波喇叭產(chǎn)生超聲波。從而達(dá)到超聲波驅(qū)蚊器的設(shè)計(jì)目標(biāo)。方案一本方案依據(jù)不同種類昆蟲，對(duì)不同波段超聲波厭惡反應(yīng)的生物現(xiàn)象，設(shè)計(jì)、制作超聲波驅(qū)蟲器。本設(shè)計(jì)主要分為三大模塊：第一模塊設(shè)計(jì)可提供由220V交流轉(zhuǎn)化為5V直流的電源。第二模塊利用STC89C25芯片控制超聲波發(fā)射頻率，以應(yīng)對(duì)不同驅(qū)蟲需要，并且實(shí)現(xiàn)通過按鈕切換，并在液晶顯示屏上顯示超聲波驅(qū)蟲器工作狀態(tài)。第三模塊利用NE555芯片實(shí)現(xiàn)不同頻率聲波信號(hào)的輸出，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波喇叭，且輸出頻率受控于單片機(jī)。最終完成超聲波驅(qū)

3、蟲器的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。方案二本方案依據(jù)不同種類昆蟲，對(duì)不同波段超聲波厭惡反應(yīng)的生物現(xiàn)象，設(shè)計(jì)、制作超聲波驅(qū)蟲器。主要是由NE555和CD4017構(gòu)成時(shí)鐘振蕩器、計(jì)數(shù)器和多諧振蕩器，由揚(yáng)聲器和三極管構(gòu)成發(fā)生設(shè)備，從而可以產(chǎn)生頻率范圍為23-64KHZ的超聲波（分為10個(gè)頻段），NE555雙時(shí)基電路中，第一個(gè)時(shí)基電路接成頻率可調(diào)的（1-3HZ）無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，第二個(gè)時(shí)基電路接成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，但它具有大約45KHZ的固定振蕩頻率，23KHZ-64KHZ的頻率范圍，是通過C2兩端電壓耦合到第二個(gè)時(shí)基電路的控制電壓端來實(shí)現(xiàn)，輻射超聲波的元件是壓電高音喇叭。最終完成超聲波驅(qū)蟲器的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功

4、能。3、 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算第一與第二設(shè)計(jì)方案公共部分，都是IC3（NE555）構(gòu)成超聲波振蕩器。由于NE555的7腳接入阻值不同，它們分別與C3組成的充電時(shí)間常數(shù)不同，因此在Q0Q9依次為高電平的各個(gè)時(shí)段內(nèi)，IC3輸出的振蕩頻率不同。當(dāng)Q0為高電平時(shí)，IC3輸出約23KHZ的信號(hào)，當(dāng)Q9為高電平時(shí)，IC3輸出約64KHZ的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)超聲波喇叭產(chǎn)生超聲波。第一種設(shè)計(jì)由單片機(jī)的P0、P2口接16位輸出端，分別接16個(gè)不同阻值的電阻，P3.3、P3.6、P3.7口分別接三個(gè)彈性按鈕。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)按鈕key1按下時(shí)，單片機(jī)檢測(cè)到P3.3為低電位P0口工作，當(dāng)?shù)诙€(gè)按鈕key2按下時(shí)，單片機(jī)檢測(cè)到P3

5、.6為低電位P2口工作，當(dāng)?shù)谌齻€(gè)按鈕key3按下時(shí)，單片機(jī)檢測(cè)到P3.7為低電位P0、P2口工作。單片機(jī)P口的工作方式為07循環(huán)為高電平，這樣就可以使NE555輸出16種超聲波信號(hào)。針對(duì)不同害蟲有不同工作模式，并且可以將工作方式顯示在液晶屏幕上，分別有三種工作方式:INSECT MODEL、MOUSE MODEL、ALL MODEL。（程序見附件1）第二種設(shè)計(jì)該電子驅(qū)蟲器電路由時(shí)鐘振蕩器、計(jì)數(shù)器、多諧振蕩器和音頻輸出電路組成，多頻超聲波發(fā)生器電路見圖，Ic1（NE555）構(gòu)成時(shí)鐘振蕩器，產(chǎn)生頻率為1HZ的時(shí)鐘信號(hào)，此信號(hào)作用于IC2（CD4017）的時(shí)鐘輸入端cp，使IC2的輸出端Q0Q9依次

6、輸出高電平，各輸出端高電平持續(xù)期均為1s，IC3（NE555）構(gòu)成超聲波振蕩器，由于IC2的Q0Q9輸出端電阻R4R13的阻值各不相同，他們分別與C 3組成的充電時(shí)間常數(shù)不同，因此在Q0Q9依次為高電平的各個(gè)時(shí)段內(nèi)，IC3輸出的振蕩頻率不同。當(dāng)Q0為高電平時(shí)，IC3輸出約23KHZ的信號(hào)，當(dāng)Q9為高電平時(shí)，IC3輸出約64KHZ的信號(hào)。十種頻率的信號(hào)持續(xù)期各為1s，周而復(fù)始的產(chǎn)生，因而壓電揚(yáng)聲器B周而復(fù)始的發(fā)出10種不同頻率的超聲波。四、總原理圖及元器件清單  1總原理圖第一種方案：  第二種方案： 2.元件清單元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注1LM7812輸入1435V輸出1

7、2V12NE555D輸入電壓4.516V23CD4017輸入電壓315V14瓷片電容1、0.125STC89C52輸入定壓5V161602液晶屏8個(gè)數(shù)據(jù)口17電阻2.2、6.8、4.7、10、15、18、22、27、33、39、470（）100（）128電解電容2200、10、39超聲波喇叭20KHZ65KHZ210按鈕自彈311變壓器220V交流變24V交流1  5、 安裝與調(diào)試根據(jù)第一種設(shè)計(jì)方案，將各電子元件焊接在電路板，電路板實(shí)物如圖所示。在調(diào)試過程中分別按key1,key2,key3,在液晶顯示屏上分別顯示三種工作狀態(tài)，如圖所示。但在隨后的調(diào)試過程中，P0,P2口16個(gè)端口的

8、電位，沒有按照程序所寫的那樣，高低電位循環(huán)變化。在隨后的檢查中，改進(jìn)了程序?qū)懛?，檢查了電路板的焊接。調(diào)試程序后液晶屏可按設(shè)計(jì)的正常顯示，但P0，P2端口任然不能正常工作。由于電路連接稍顯復(fù)雜，而且焊接過程中安排不合理。因此檢查出問題所在特別復(fù)雜，便換了第二種方案。第二種方法利用CD4017芯片，產(chǎn)生十個(gè)循環(huán)高低電位變化的信號(hào)，分別與10個(gè)阻值不同的電阻相連。從而控制NE555產(chǎn)生十中超聲波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)超聲波喇叭。根據(jù)第二種設(shè)計(jì)方案，將各電子元件焊接在電路板，電路板實(shí)物如圖所示。六、性能測(cè)試與分析首先對(duì)超聲波喇叭的輸出電信號(hào)在示波器上顯示，可發(fā)現(xiàn)屏幕中周期性的出現(xiàn)高頻，伏指在0.61.16V之間的

9、電信號(hào)。 首先用透明塑料袋將一只昆蟲裝入袋中，兩個(gè)超聲波喇叭放入袋。起先昆蟲會(huì)在袋中飛舞，沖撞熟料袋。等待昆蟲安靜下來后，接通驅(qū)蟲器電源，昆蟲會(huì)出現(xiàn)躁動(dòng)。 七、結(jié)論與心得本次對(duì)超聲波驅(qū)蟲器的課程設(shè)計(jì)中，從選題到制定合適的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)方案制定電路圖，都是由自己查資料、思考所確定的。查詢非電子學(xué)資料也非常重要，在實(shí)驗(yàn)研究中，得知蚊蟲對(duì)頻率在26-28KHZ聲波具有很強(qiáng)的反感性，但對(duì)于人耳是聽不到這么高頻率的聲波的。這些生物學(xué)方面的資料對(duì)于超聲波驅(qū)蟲器頻率的選擇至關(guān)重。再依據(jù)制定的方案購買元器件，在洞洞板上焊接電路板。其次，通過這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)仿真軟件protues有了一定的認(rèn)識(shí)，積累

10、了焊接電路的經(jīng)驗(yàn)，更懂得如何使用萬用表我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試，熟悉了常用的儀器儀表的使用，例如恒壓電源、示波器。初步了解了電路的連接和布局的方法和注意事項(xiàng)；以及如何選擇元件參數(shù)以提高電路的性能等等。特別是在元器件選用上，通過計(jì)算算出來的電容電阻，在市面上未必能買得到，買不到我們只能通過再修改參數(shù)或選用臨近值的元器件，并且對(duì)元器件的價(jià)格及其對(duì)應(yīng)的質(zhì)量，也有了一定的了解。另外，如果買不到所要求的電阻，那就可以選購適當(dāng)?shù)淖冏杵鱽硖娲７凑痪湓?，方法不是唯一的，有很多東西是可以相互替換和相互補(bǔ)救的?？偟膩碚f，在這次課程設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)了電路的基本設(shè)計(jì)方法，使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。加深對(duì)課堂知

11、識(shí)的理解和應(yīng)用。同時(shí)也鍛煉了意志力，遇到問題，解決問題的能力也得到了提高，實(shí)現(xiàn)書本知識(shí)到工程實(shí)踐的過渡，讓我受益頗多。7、 參考文獻(xiàn)1 楊欣 胡文錦 張延強(qiáng) 實(shí)例解讀模擬電子技術(shù) . 電子工業(yè)出版社，2013.12 郭天祥 51單片機(jī)C語言教程 . 電子工業(yè)出版社，2009.13 蘇家健. 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) .高等教育出版社，2004.114 周航慈. 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) . 北京航空航天大學(xué)出版社，2003.075 余錫存 曹國(guó)華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.陜西:西安電子科技大學(xué)出版社6吳小玲，查玉平，陳京元，陳其才.華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)J.2014,48 附錄：#include&l

12、t;reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code tableI="INSECT MODEL"uchar code tableM="MOUSE MODEL"uchar code tableA="ALL MODEL"uchar code table1="WORKING"sbit lcden=P34;sbit lcdrs=P35;sbit key1=P33;sbit key2=P36;sbit key3=P37;cons

13、t tab0=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;const tab2=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;uchar num,a;void delay(uint);void write_com(uchar com)lcdrs=0;P1=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_data(uchar date)lcdrs=1;P1=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void init()lcden=0;wri

14、te_com(0x38);write_com(0x0e);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);void showi()init();for(num=0;num<12;num+)write_data(tableInum);delay(200);/write_com(1);write_com(0x80+0x53);for(num=0;num<7;num+)write_data(table1num);delay(200);while(1);void showm()init();for(num=0;num<11;num+)w

15、rite_data(tableMnum);delay(200);/write_com(1);write_com(0x80+0x53);for(num=0;num<7;num+)write_data(table1num);delay(200);while(1); void showa()init();for(num=0;num<9;num+)write_data(tableAnum);delay(200);/write_com(1);write_com(0x80+0x53);for(num=0;num<7;num+)write_data(table1num);delay(200

16、);while(1);void insect()unsigned char k;for(k=1;k<8;k+)P0=tab0k;delay(500); void mouse()unsigned char k;for(k=1;k<8;k+)P2=tab2k;delay(500);void all()unsigned char k;for(k=1;k<8;k+)P0=tab0k;P2=tab2k;delay(500);void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void init1() TMOD=0X01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1;void keyscan() if(key1=0) delay(10); if(key1=0) a=1; showi(); whi