詳細超聲波驅蟲器設計報告 程序加仿真

1、超聲波驅蟲器設計報告 一、設計任務與要求 人們?nèi)粘Ｉ钪?，尤其是夏季，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)生物學基本原理，利用蚊蟲對超聲波均會產(chǎn)生厭惡感，設計了此超聲波驅蟲器。超聲波驅蚊器不但環(huán)保節(jié)能而且對人體無害。超聲波驅蟲器主要是NE555構成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，產(chǎn)生超聲波信號，由壓電超聲波揚聲器構成超聲波發(fā)生裝置。從而可以產(chǎn)生頻率范圍為2364kHz范圍內(nèi)，周而復始地變換十種不同頻率的超聲波，即可起驅除蚊子、蟑螂、蒼蠅、跳蚤、等害蟲的效果。  二、方案設計與論證根據(jù)設計要求，對于超聲波驅蟲器的設計，可分為兩大部分：1、產(chǎn)生率范圍為23

2、64kHz范圍內(nèi)，周而復始地變換十種不同頻率的電信號。2、利用2364kHz范圍內(nèi)，周而復始地變換十種不同頻率的電信號，驅動超聲波喇叭產(chǎn)生超聲波。從而達到超聲波驅蚊器的設計目標。方案一本方案依據(jù)不同種類昆蟲，對不同波段超聲波厭惡反應的生物現(xiàn)象，設計、制作超聲波驅蟲器。本設計主要分為三大模塊：第一模塊設計可提供由220V交流轉化為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，以應對不同驅蟲需要，并且實現(xiàn)通過按鈕切換，并在液晶顯示屏上顯示超聲波驅蟲器工作狀態(tài)。第三模塊利用NE555芯片實現(xiàn)不同頻率聲波信號的輸出，輸出信號驅動超聲波喇叭，且輸出頻率受控于單片機。最終完成超聲波驅

3、蟲器的設計，實現(xiàn)相應功能。方案二本方案依據(jù)不同種類昆蟲，對不同波段超聲波厭惡反應的生物現(xiàn)象，設計、制作超聲波驅蟲器。主要是由NE555和CD4017構成時鐘振蕩器、計數(shù)器和多諧振蕩器，由揚聲器和三極管構成發(fā)生設備，從而可以產(chǎn)生頻率范圍為23-64KHZ的超聲波（分為10個頻段），NE555雙時基電路中，第一個時基電路接成頻率可調(diào)的（1-3HZ）無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，第二個時基電路接成無穩(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時基電路的控制電壓端來實現(xiàn)，輻射超聲波的元件是壓電高音喇叭。最終完成超聲波驅蟲器的設計，實現(xiàn)相應功

4、能。3、 單元電路設計與參數(shù)計算第一與第二設計方案公共部分，都是IC3（NE555）構成超聲波振蕩器。由于NE555的7腳接入阻值不同，它們分別與C3組成的充電時間常數(shù)不同，因此在Q0Q9依次為高電平的各個時段內(nèi)，IC3輸出的振蕩頻率不同。當Q0為高電平時，IC3輸出約23KHZ的信號，當Q9為高電平時，IC3輸出約64KHZ的信號，驅動超聲波喇叭產(chǎn)生超聲波。第一種設計由單片機的P0、P2口接16位輸出端，分別接16個不同阻值的電阻，P3.3、P3.6、P3.7口分別接三個彈性按鈕。當?shù)谝粋€按鈕key1按下時，單片機檢測到P3.3為低電位P0口工作，當?shù)诙€按鈕key2按下時，單片機檢測到P3

5、.6為低電位P2口工作，當?shù)谌齻€按鈕key3按下時，單片機檢測到P3.7為低電位P0、P2口工作。單片機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。針對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）第二種設計該電子驅蟲器電路由時鐘振蕩器、計數(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）構成時鐘振蕩器，產(chǎn)生頻率為1HZ的時鐘信號，此信號作用于IC2（CD4017）的時鐘輸入端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組成的充電時間常數(shù)不同，因此在Q0Q9依次為高電平的各個時段內(nèi)，IC3輸出的振蕩頻率不同。當Q0為高電平時，IC3輸出約23KHZ的信號，當Q9為高電平時，IC3輸出約64KHZ的信號。十種頻率的信號持續(xù)期各為1s，周而復始的產(chǎn)生，因而壓電揚聲器B周而復始的發(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.元件清單元件序號型號主要參數(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)第一種設計方案，將各電子元件焊接在電路板，電路板實物如圖所示。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，改進了程序寫法，檢查了電路板的焊接。調(diào)試程序后液晶屏可按設計的正常顯示，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雜，便換了第二種方案。第二種方法利用CD4017芯片，產(chǎn)生十個循環(huán)高低電位變化的信號，分別與10個阻值不同的電阻相連。從而控制NE555產(chǎn)生十中超聲波信號，驅動超聲波喇叭。根據(jù)第二種設計方案，將各電子元件焊接在電路板，電路板實物如圖所示。六、性能測試與分析首先對超聲波喇叭的輸出電信號在示波器上顯示，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。 首先用透明塑料袋將一只昆蟲裝入袋中，兩個超聲波喇叭放入袋。起先昆蟲會在袋中飛舞，沖撞熟料袋。等待昆蟲安靜下來后，接通驅蟲器電源，昆蟲會出現(xiàn)躁動。 七、結論與心得本次對超聲波驅蟲器的課程設計中，從選題到制定合適的設計方案，根據(jù)方案制定電路圖，都是由自己查資料、思考所確定的。查詢非電子學資料也非常重要，在實驗研究中，得知蚊蟲對頻率在26-28KHZ聲波具有很強的反感性，但對于人耳是聽不到這么高頻率的聲波的。這些生物學方面的資料對于超聲波驅蟲器頻率的選擇至關重。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，通過這次課程設計，我對仿真軟件protues有了一定的認識，積累

10、了焊接電路的經(jīng)驗，更懂得如何使用萬用表我掌握了常用元件的識別和測試，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；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，并且對元器件的價格及其對應的質量，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?shù)淖冏杵鱽硖娲?。反正一句話，方法不是唯一的，有很多東西是可以相互替換和相互補救的。總的來說，在這次課程設計中學習了電路的基本設計方法，使我對抽象的理論有了具體的認識。加深對課堂知

11、識的理解和應用。同時也鍛煉了意志力，遇到問題，解決問題的能力也得到了提高，實現(xiàn)書本知識到工程實踐的過渡，讓我受益頗多。7、 參考文獻1 楊欣 胡文錦 張延強 實例解讀模擬電子技術 . 電子工業(yè)出版社，2013.12 郭天祥 51單片機C語言教程 . 電子工業(yè)出版社，2009.13 蘇家健. 單片機原理及應用技術 .高等教育出版社，2004.114 周航慈. 單片機程序設計基礎 . 北京航空航天大學出版社，2003.075 余錫存 曹國華.單片機原理及接口技術M.陜西:西安電子科技大學出版社6吳小玲，查玉平，陳京元，陳其才.華中師范大學學報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