详细超声波驱虫器设计报告程序加仿真

1、超声波驱虫器设计报告 一、设计任务与要求 人们日常生活中，尤其是夏季，人们常常遭遇蚊虫的叮咬，主要是蚊子叮咬后起包发痒，影响了人们的日常生活和工作。根据生物学基本原理，利用蚊虫对超声波均会产生厌恶感，设计了此超声波驱虫器。超声波驱蚊器不但环保节能而且对人体无害。超声波驱虫器主要是NE555构成无稳态多谐振荡器，产生超声波信号，由压电超声波扬声器构成超声波发生装置。从而可以产生频率范围为2364kHz范围内，周而复始地变换十种不同频率的超声波，即可起驱除蚊子、蟑螂、苍蝇、跳蚤、等害虫的效果。  二、方案设计与论证根据设计要求，对于超声波驱虫器的设计，可分为两大部分：1、产生率范围为23

2、64kHz范围内，周而复始地变换十种不同频率的电信号。2、利用2364kHz范围内，周而复始地变换十种不同频率的电信号，驱动超声波喇叭产生超声波。从而达到超声波驱蚊器的设计目标。方案一本方案依据不同种类昆虫，对不同波段超声波厌恶反应的生物现象，设计、制作超声波驱虫器。本设计主要分为三大模块：第一模块设计可提供由220V交流转化为5V直流的电源。第二模块利用STC89C25芯片控制超声波发射频率，以应对不同驱虫需要，并且实现通过按钮切换，并在液晶显示屏上显示超声波驱虫器工作状态。第三模块利用NE555芯片实现不同频率声波信号的输出，输出信号驱动超声波喇叭，且输出频率受控于单片机。最终完成超声波驱

3、虫器的设计，实现相应功能。方案二本方案依据不同种类昆虫，对不同波段超声波厌恶反应的生物现象，设计、制作超声波驱虫器。主要是由NE555和CD4017构成时钟振荡器、计数器和多谐振荡器，由扬声器和三极管构成发生设备，从而可以产生频率范围为23-64KHZ的超声波（分为10个频段），NE555双时基电路中，第一个时基电路接成频率可调的（1-3HZ）无稳态多谐振荡器，第二个时基电路接成无稳态多谐振荡器，但它具有大约45KHZ的固定振荡频率，23KHZ-64KHZ的频率范围，是通过C2两端电压耦合到第二个时基电路的控制电压端来实现，辐射超声波的元件是压电高音喇叭。最终完成超声波驱虫器的设计，实现相应功

4、能。3、 单元电路设计与参数计算第一与第二设计方案公共部分，都是IC3（NE555）构成超声波振荡器。由于NE555的7脚接入阻值不同，它们分别与C3组成的充电时间常数不同，因此在Q0Q9依次为高电平的各个时段内，IC3输出的振荡频率不同。当Q0为高电平时，IC3输出约23KHZ的信号，当Q9为高电平时，IC3输出约64KHZ的信号，驱动超声波喇叭产生超声波。第一种设计由单片机的P0、P2口接16位输出端，分别接16个不同阻值的电阻，P3.3、P3.6、P3.7口分别接三个弹性按钮。当第一个按钮key1按下时，单片机检测到P3.3为低电位P0口工作，当第二个按钮key2按下时，单片机检测到P3

5、.6为低电位P2口工作，当第三个按钮key3按下时，单片机检测到P3.7为低电位P0、P2口工作。单片机P口的工作方式为07循环为高电平，这样就可以使NE555输出16种超声波信号。针对不同害虫有不同工作模式，并且可以将工作方式显示在液晶屏幕上，分别有三种工作方式:INSECT MODEL、MOUSE MODEL、ALL MODEL。（程序见附件1）第二种设计该电子驱虫器电路由时钟振荡器、计数器、多谐振荡器和音频输出电路组成，多频超声波发生器电路见图，Ic1（NE555）构成时钟振荡器，产生频率为1HZ的时钟信号，此信号作用于IC2（CD4017）的时钟输入端cp，使IC2的输出端Q0Q9依次

6、输出高电平，各输出端高电平持续期均为1s，IC3（NE555）构成超声波振荡器，由于IC2的Q0Q9输出端电阻R4R13的阻值各不相同，他们分别与C 3组成的充电时间常数不同，因此在Q0Q9依次为高电平的各个时段内，IC3输出的振荡频率不同。当Q0为高电平时，IC3输出约23KHZ的信号，当Q9为高电平时，IC3输出约64KHZ的信号。十种频率的信号持续期各为1s，周而复始的产生，因而压电扬声器B周而复始的发出10种不同频率的超声波。四、总原理图及元器件清单  1总原理图第一种方案：  第二种方案： 2.元件清单元件序号型号主要参数数量备注1LM7812输入1435V输出1

7、2V12NE555D输入电压4.516V23CD4017输入电压315V14瓷片电容1、0.125STC89C52输入定压5V161602液晶屏8个数据口17电阻2.2、6.8、4.7、10、15、18、22、27、33、39、470（）100（）128电解电容2200、10、39超声波喇叭20KHZ65KHZ210按钮自弹311变压器220V交流变24V交流1  5、 安装与调试根据第一种设计方案，将各电子元件焊接在电路板，电路板实物如图所示。在调试过程中分别按key1,key2,key3,在液晶显示屏上分别显示三种工作状态，如图所示。但在随后的调试过程中，P0,P2口16个端口的

8、电位，没有按照程序所写的那样，高低电位循环变化。在随后的检查中，改进了程序写法，检查了电路板的焊接。调试程序后液晶屏可按设计的正常显示，但P0，P2端口任然不能正常工作。由于电路连接稍显复杂，而且焊接过程中安排不合理。因此检查出问题所在特别复杂，便换了第二种方案。第二种方法利用CD4017芯片，产生十个循环高低电位变化的信号，分别与10个阻值不同的电阻相连。从而控制NE555产生十中超声波信号，驱动超声波喇叭。根据第二种设计方案，将各电子元件焊接在电路板，电路板实物如图所示。六、性能测试与分析首先对超声波喇叭的输出电信号在示波器上显示，可发现屏幕中周期性的出现高频，伏指在0.61.16V之间的

9、电信号。 首先用透明塑料袋将一只昆虫装入袋中，两个超声波喇叭放入袋。起先昆虫会在袋中飞舞，冲撞熟料袋。等待昆虫安静下来后，接通驱虫器电源，昆虫会出现躁动。 七、结论与心得本次对超声波驱虫器的课程设计中，从选题到制定合适的设计方案，根据方案制定电路图，都是由自己查资料、思考所确定的。查询非电子学资料也非常重要，在实验研究中，得知蚊虫对频率在26-28KHZ声波具有很强的反感性，但对于人耳是听不到这么高频率的声波的。这些生物学方面的资料对于超声波驱虫器频率的选择至关重。再依据制定的方案购买元器件，在洞洞板上焊接电路板。其次，通过这次课程设计，我对仿真软件protues有了一定的认识，积累

10、了焊接电路的经验，更懂得如何使用万用表我掌握了常用元件的识别和测试，熟悉了常用的仪器仪表的使用，例如恒压电源、示波器。初步了解了电路的连接和布局的方法和注意事项；以及如何选择元件参数以提高电路的性能等等。特别是在元器件选用上，通过计算算出来的电容电阻，在市面上未必能买得到，买不到我们只能通过再修改参数或选用临近值的元器件，并且对元器件的价格及其对应的质量，也有了一定的了解。另外，如果买不到所要求的电阻，那就可以选购适当的变阻器来替代。反正一句话，方法不是唯一的，有很多东西是可以相互替换和相互补救的。总的来说，在这次课程设计中学习了电路的基本设计方法，使我对抽象的理论有了具体的认识。加深对课堂知

11、识的理解和应用。同时也锻炼了意志力，遇到问题，解决问题的能力也得到了提高，实现书本知识到工程实践的过渡，让我受益颇多。7、 参考文献1 杨欣 胡文锦 张延强 实例解读模拟电子技术 . 电子工业出版社，2013.12 郭天祥 51单片机C语言教程 . 电子工业出版社，2009.13 苏家健. 单片机原理及应用技术 .高等教育出版社，2004.114 周航慈. 单片机程序设计基础 . 北京航空航天大学出版社，2003.075 余锡存 曹国华.单片机原理及接口技术M.陕西:西安电子科技大学出版社6吴小玲，查玉平，陈京元，陈其才.华中师范大学学报J.2014,48 附录：#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