基于單片機(jī)的超聲波清洗機(jī)的設(shè)計(jì)

題   目：基于單片機(jī)的超聲波清洗機(jī)的設(shè)計(jì) 

1  緒  論

1.1  設(shè)計(jì)的背景及意義

目前，由于環(huán)境保護(hù)的要求，使用清洗劑逐漸成為眾多廠家的**，這就需要與超聲清洗配合才能取得更好的效果。
     近10年來(lái)，超聲波清洗設(shè)備正在朝兩個(gè)方面發(fā)展。其一是，各種類型的多缸或傳動(dòng)鏈?zhǔn)交蛏凳匠暻逑瓷a(chǎn)線相繼面市；其二是，低頻超聲波清洗機(jī)向高頻超聲波清洗機(jī)的發(fā)展。在美G、日本、歐洲以及亞太市場(chǎng)上，多缸式超聲波清洗設(shè)備總量已呈明顯上升之勢(shì)，高達(dá)總量的50％，而多工位半自動(dòng)、全自動(dòng)傳動(dòng)鏈?zhǔn)交蛏凳匠暡ㄇ逑淳€體設(shè)備也已上升到總量的40％以上。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
     我G超聲波清洗技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)取得了較好的成效。一是機(jī)械零部件在電鍍前后的清洗或噴涂前的清洗，拆修零部件的清洗，要求高清洗度，如油泵油嘴偶件、軸承、制動(dòng)器、燃油過(guò)濾器、閥門(mén)的清洗。二是印制電路板、硅片、晶片、元器件殼、座、鐵路系統(tǒng)用的信號(hào)控制繼電器、元器件、連接件、顯像管以及電真空器件等的清洗。三是眼鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、瞄準(zhǔn)具等光學(xué)系統(tǒng)及取樣玻璃片的清洗。四是醫(yī)用器具、食品、制藥、生化等試驗(yàn)中所用各種瓶罐的清洗。五是噴絲頭、精密模具、精密橡膠件、珠寶工藝品等的清洗。
     我G現(xiàn)有各類超聲波清洗設(shè)備制造企業(yè)近40家，但其分布主要集中在東南沿海地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，沿海地區(qū)的廠家占全G總數(shù)的85％，可見(jiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)對(duì)超聲波清洗技術(shù)的應(yīng)用不但在先，而且廣泛，普及程度高，同時(shí)，這又證明超聲波清洗技術(shù)在中西部地區(qū)推廣普及的前景十分廣闊。就產(chǎn)品水平而言，當(dāng)代產(chǎn)品與20世紀(jì)70—80年代的產(chǎn)品相比，技術(shù)進(jìn)步也十分明顯。
     近年來(lái)，由于對(duì)汽車制動(dòng)器生產(chǎn)線、冰箱壓縮機(jī)生產(chǎn)線的傳統(tǒng)清洗工藝實(shí)行技術(shù)改造，擬采用超聲波清洗工藝。在G外汽車底盤(pán)架、轎車外殼噴涂前的超聲波清洗，配合專用清洗液，將除銹、去氧化膜及磷化一次清洗處理完成，烘干后即可噴漆等都有了新的應(yīng)用和發(fā)展。
     美GDvpont公司在新澤西州制藥廠的應(yīng)用報(bào)告稱：超聲波清洗能除去反應(yīng)罐或化學(xué)處理桶殼表面的污物，比用普通方法節(jié)約能源，費(fèi)用低且減少環(huán)境污染，清洗過(guò)程簡(jiǎn)單，只要在容器中灌滿水，加熱到65℃，并加入2％的表面活性劑，進(jìn)行處理2—4h，即可清洗干凈。
     歐洲的一些廠家曾清洗過(guò)各種的罐，以前用甲醇加熱到沸點(diǎn)一次處理4—8h，總共要進(jìn)行5次清洗才能達(dá)到要求，而且超聲波清洗只需要一次處理即能達(dá)到要求，既節(jié)省溶劑，提高效率，又減少環(huán)境污染。隨著超聲波清洗設(shè)備的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，各種經(jīng)過(guò)不斷完善和改進(jìn)的新穎超聲波清洗設(shè)備正在取代已面市的老式設(shè)備。
     兆赫超聲波清洗技術(shù)是指采用頻率700kHz—2MHz的超聲波進(jìn)行清洗。清洗系統(tǒng)一般由壓電換能器、清洗容器和清洗液、高頻電功率發(fā)生器及控制電路等組成，對(duì)于某些特定的清洗對(duì)象，有時(shí)還配有熱空氣烘干、專用清洗架及清洗液的過(guò)濾循環(huán)系統(tǒng)。兆赫超聲波清洗技術(shù)的主要特點(diǎn)，一是避免了高光潔度物體的表面損傷；二是可除去附著在表面的亞微米大小的顆粒；三是浸入液體中，面向換能器的一面能被洗凈，所以要進(jìn)行兩面清洗。
     目前，G外市場(chǎng)上已有商用的兆赫超聲波清洗設(shè)備。美GVerteq、Imtec、ProSys公司已開(kāi)發(fā)出這類設(shè)備用于半導(dǎo)體生產(chǎn)線上，在對(duì)100—300mm硅片的清洗中，可除去硅片表面上小到0．15μm的微小顆粒，而且可加快漂洗過(guò)程并有效地阻止粒子在硅片表面上重新附著。兆赫超聲波清洗是G外許多大規(guī)模集成電路制造廠家生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
超聲波的作用原理
     超聲波清洗的原理，在理論要加以闡述是比較復(fù)雜的，里面牽涉許多因素和作用，可以體現(xiàn)超聲波清洗作用的主要有以下三點(diǎn)。
    (1)空穴作用
     當(dāng)強(qiáng)力的超聲波輻射到液體中，清洗液以靜壓(一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣壓)為中心進(jìn)行變化，在壓力到零氣壓以下時(shí)，溶解在液體中的氧會(huì)形成微小氣泡核，進(jìn)而產(chǎn)生無(wú)數(shù)近似真空的微小空洞(空穴)。超聲波的正壓力時(shí)的微小空洞，在jue熱壓縮狀態(tài)被擠碎，這個(gè)發(fā)生在擠碎瞬間的強(qiáng)力沖擊波，可直接破壞污染物并使之分散在液中，形成清洗機(jī)理。試驗(yàn)中這種強(qiáng)力的清洗作用，能在數(shù)十秒內(nèi)對(duì)鋁箔侵蝕成無(wú)數(shù)的小孔。
    (2)加速度
     清洗液體經(jīng)超聲波輻射，液體分子發(fā)生振動(dòng)，這種振動(dòng)加速度在28kHz時(shí)是重力加速度的103倍，在950kHz時(shí)將達(dá)到105倍，由這個(gè)強(qiáng)力加速度可以對(duì)受污物的表面實(shí)行剝離清洗。然而，950kHz的超聲波不產(chǎn)生空穴，不適應(yīng)去油污的清洗，只能在電子工業(yè)的半導(dǎo)體制造中，對(duì)亞微米粒子的污染進(jìn)行清洗。
    (3)物理化學(xué)反應(yīng)的促進(jìn)作用
     由空穴作用使液體局部發(fā)生高溫高壓(1000氣壓，5500℃)，再經(jīng)振動(dòng)產(chǎn)生的攪拌，促使發(fā)生化學(xué)或物理作用，液體不斷地乳化分散，進(jìn)一步促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的速率。
1.2 超聲波的產(chǎn)生方式
連續(xù)振蕩振幅及頻率是固定的可強(qiáng)力清洗。由駐波作用使清洗不均，應(yīng)增加搖動(dòng)，達(dá)到清洗均勻性。加寬調(diào)制振幅變化有良好的脫氣效果，對(duì)不同物體清洗性好，噪聲大。 
頻率調(diào)制（FM振蕩） 振蕩頻率實(shí)行數(shù)千赫的變化 能均勻地清洗。清洗效率差，平均輸出功率低。清洗均勻，不易得到強(qiáng)力的超聲波。不易得到強(qiáng)力清洗。圓錐形輻射清洗 用不銹鋼制成的共振體進(jìn)行超聲波輻射。一般在清洗不充分場(chǎng)合使用 可獲得常規(guī)超聲波10倍或20倍的強(qiáng)度，性能高。 但清洗面小，噪聲大。 
清洗條件的選擇設(shè)定主要有以下特點(diǎn)：
    清洗位置：將清洗物置于駐波壓力**大的位置，可獲得**佳的清洗效果。但是比駐波大的物體清洗時(shí)，易產(chǎn)生清洗不均，這時(shí)應(yīng)將物體在上下數(shù)十毫米內(nèi)加以搖動(dòng)，這是減少清洗不良的常用方法。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
     由網(wǎng)孔引起的衰減：在清洗小型物件時(shí)，多使用網(wǎng)籃方式，網(wǎng)籃網(wǎng)孔的大小不當(dāng)，會(huì)造成超聲波衰減，使清洗力降低，例在28kHZ場(chǎng)合，網(wǎng)籃的網(wǎng)孔直徑需在5mm以上，才可正常清洗。如小的螺釘清洗時(shí)，網(wǎng)孔**小要做到1mm，如果衰減大，使用0．1-0．5mm的薄板網(wǎng)藍(lán)，也可得到正常清洗效果。
     頻率：對(duì)于頻率因素涉及的清洗效果，大體可這樣認(rèn)為，采用頻率低的針對(duì)較難清洗的污垢，頻率高的，適合于精密清洗場(chǎng)合。
     液體溫度：隨著液溫的上升，液中生存的氣泡會(huì)遮斷聲波，使超聲波減弱，但是在常規(guī)做法上都以提高液溫來(lái)增加清洗能力。適合的液溫要針對(duì)不同的清洗液和清洗物來(lái)確定。
清洗工序和清洗裝置
     清洗工序的設(shè)定要根據(jù)污染的類型，污染程度，處理批量來(lái)決定，譬如，眼鏡片的清洗一般要10個(gè)工序。在使用水系清洗劑時(shí)，**基本的工序制定如下：
    超聲波清洗(水系清洗劑)→超聲波清洗(純水、自來(lái)水)→脫水 (干燥)
     干燥處理對(duì)清洗物的清洗性優(yōu)劣非常重要，常見(jiàn)的干燥方法有熱風(fēng)干燥、通風(fēng)干燥、真空干燥、離心脫水干燥、IPA提升干燥等，可按照生產(chǎn)批量、成本、產(chǎn)品精度、被洗物形狀等加以選擇。
     工業(yè)用超聲波清洗機(jī)多為單槽或雙槽式、自動(dòng)清洗形式的清洗機(jī)也有多槽形式。近年來(lái)，半導(dǎo)體行業(yè)用的清洗方式大多采用帶950kHz超聲槽的單枚式“US噴淋”高頻清洗，可得到高性能的清洗結(jié)果，“US噴淋”的方式是將載有950kHz超聲波所形成的水帷幕，用于液晶玻璃、電路芯片的超精密清洗，塵粒子可接近“零”的程度。
     今后不同產(chǎn)品的濕式清洗，如需100％地發(fā)揮清洗劑的性能作用，對(duì)超聲清洗裝置將會(huì)提出更高的要求。
 
2 系統(tǒng)論述
超聲清洗是利用超聲波在清洗液中的空化作用、加速度作用及直進(jìn)流作用，產(chǎn)生的沖擊，將浸沒(méi)在清洗液中的工件內(nèi)外表面的污物震落剝離下來(lái)。目前常用的超聲波清洗機(jī)中，以空化作用和直進(jìn)流作用為主。超聲波清洗機(jī)主要應(yīng)用于電子、光學(xué)和醫(yī)療*域，用來(lái)清洗半導(dǎo)體器件、印制電路板玻璃器具等超聲波清洗機(jī)由超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、超聲清洗槽及控制電路組成。超聲波清洗機(jī)主要利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波信號(hào)并傳入超聲波換能器，超聲波換能器將超聲波電能轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)并傳入清洗液中，在清洗液中產(chǎn)生空化作用，從而達(dá)到超聲波清洗的目的。
超聲波清洗機(jī)控制的關(guān)鍵是頻率跟蹤，也就是使超聲波電源輸出頻率和換能器頻率一致，這樣才能形成共振，使換能器處于**佳工作狀態(tài)，清洗效果**好。目前，常用的頻率跟蹤技術(shù)采用鎖相環(huán)方式，該方法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，跟蹤效果好，但功能單一。本文采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字控制，以便于設(shè)置相關(guān)參數(shù)。該機(jī)的主要功能有頻率自動(dòng)跟蹤、功率調(diào)節(jié)、振蕩工作方式、掃描工作方式、定時(shí)功能。
超聲波是一種超過(guò)人類聽(tīng)力頻率范圍的聲波，具有頻率高、方向性準(zhǔn)、穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于清洗、距離測(cè)量、醫(yī)學(xué)等*域。超聲清洗始于20世紀(jì)50年代初，開(kāi)始主要用于電子、光學(xué)和醫(yī)藥等*域，作為一項(xiàng)實(shí)用性很強(qiáng)的技術(shù)，其應(yīng)用場(chǎng)所廣泛，涉及到大的機(jī)械零部件，小半導(dǎo)體器件的清洗等，常常稱作“無(wú)刷清洗”。超聲波清洗的主要特點(diǎn)是速度快、效果好、容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制等針對(duì)復(fù)雜工件表面，如空穴、凹凸處，普通清洗方法很難實(shí)現(xiàn)，而采用超聲波就可以獲得很好的效果。隨著聲化學(xué)的出現(xiàn)與應(yīng)用，再配合使用適當(dāng)?shù)娜芤海{(diào)節(jié)清洗液酸堿度等，清洗效果更好。
2.1 超聲波清洗的原理和特點(diǎn)
超聲波清洗的換能器將超聲頻電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)并通過(guò)清洗槽壁向盛在槽中的清洗液輻射超聲波。存在于液體中的微氣泡(稱為空化核)在聲波的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓或聲強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速增長(zhǎng)，然后突然閉合。在氣泡閉合時(shí)，產(chǎn)生沖擊波，在氣泡周圍產(chǎn)生很大的壓力及局部高溫，這種物理現(xiàn)象稱為超聲空化。空化所產(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使它們分散于溶液中。蒸汽型空化對(duì)污垢層的直接反復(fù)沖擊，一方面破壞污物與清洗件表面的吸附，另一方面也會(huì)引起污物層的疲勞破壞而脫離。氣體型氣泡的振動(dòng)對(duì)固體表面進(jìn)行擦洗，污層一旦有縫可鉆，氣泡還能“鉆入”裂縫作振動(dòng)，使污垢脫落。由于空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化，當(dāng)固體粒子被油污裹著而附在清洗件表面時(shí)，油被乳化，固體粒子自行脫落。超聲在清洗液中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓，沖擊清洗件，同時(shí)由于非線性效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生聲流和微聲流，而超聲空化在固體和液體界面上會(huì)產(chǎn)生高速的微聲流，所有這些作用能夠破壞污物，除去或削弱邊界污層，增加攪拌、擴(kuò)散作用，加速可溶性污物的溶解，強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用。
由此可見(jiàn)，凡是液體能浸到聲場(chǎng)存在的地方都有清洗作用，而且清洗速度快、質(zhì)量高，特別適合于清洗件表面形狀復(fù)雜，如空穴、狹縫等的細(xì)致清洗，易于實(shí)現(xiàn)清洗自動(dòng)化。對(duì)一般的除油、防銹、磷化等工藝過(guò)程，在超聲波作用下只需兩三分鐘即可完成，其速度比傳統(tǒng)方法可提高幾倍到幾十倍，清潔度也達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。在某些場(chǎng)合下可以用水劑代替有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，或降低酸堿的濃度。對(duì)于一些有損人體健康的清洗，如清洗放射性污物可以實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)化清洗。超聲清洗也有其局限性，例如對(duì)聲波反射強(qiáng)的材料如金屬、陶瓷和玻璃等清洗效果好，而對(duì)聲波吸收大的材料如布料、橡膠以及粘度大的污物清洗效果差。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
2.2 超聲波清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)定
(1) 超聲波清洗機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
超聲波清洗機(jī)主要由超聲波發(fā)生器、超聲換能器和清洗槽組成。超聲波發(fā)生器將50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻電振蕩信號(hào)后，通過(guò)電纜輸送給超聲換能器。清洗槽是盛放清洗液和被清洗零部件的容器。
(2) 參數(shù)設(shè)定
為了實(shí)現(xiàn)超聲波清洗的高效率，應(yīng)當(dāng)選擇**佳的聲強(qiáng)、頻率及清洗槽聲場(chǎng)分布等參數(shù)。工作頻率選在20—50kHz之間。低頻聲波的空化氣泡大、數(shù)量少，易于清洗較粗糙物品。高頻聲波空化氣泡小、數(shù)量多，易于清洗精細(xì)且形狀復(fù)雜的物品。本超聲波清洗機(jī)用于清洗較粗糙的生活用具，所以采用低頻20kHz。清洗液采用碳?xì)淝逑匆海細(xì)淝逑匆壕哂幸韵绿攸c(diǎn)：清洗性能好，蒸發(fā)損失小，無(wú)毒，材料相容性好，不破壞環(huán)境，價(jià)格便宜。
                    

3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

按照設(shè)計(jì)要求，超聲波清洗機(jī)系統(tǒng)的硬件電路主要包括超聲波發(fā)射電路，超聲波接收電路，換能電路和鍵盤(pán)控制電路等，各模塊有它特定的功能，這些電路性能的好壞直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.1 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)

3.1.1 單片機(jī)設(shè)計(jì)方案比較
單片機(jī)的選擇有多種方案可供參考，例如AVR單片機(jī)、TI公司單片機(jī)、STC單片機(jī)、PIC單片機(jī)和51系列單片機(jī)。
因此我在在單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)前對(duì)各種單片機(jī)方案進(jìn)行了比較^[9]：
(1) AVR單片機(jī)
AVR單片機(jī)由ATMEL公司挪威設(shè)計(jì)中心的A先生與V先生利用ATMEL公司的Flash新技術(shù), 共同研發(fā)出RISC精簡(jiǎn)指令集的高速8位單片機(jī)。其特點(diǎn)是：簡(jiǎn)單易學(xué)，AVR程序?qū)懭胧侵苯釉陔娐钒迳线M(jìn)行程序修改、燒錄等操作，這樣便于產(chǎn)品升級(jí)；費(fèi)用低廉，高速，低耗，I/O口功能強(qiáng),具有A/D轉(zhuǎn)換等電路，有功能強(qiáng)大的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及通訊接口。
(2) TI公司單片機(jī)
德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機(jī)。TMS370系列單片機(jī)是8位CMOS單片機(jī)，具有多種存儲(chǔ)模式、多種外圍接口模式，適用于復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合；MSP430系列單片機(jī)是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機(jī)，特別適用于要求功耗低的場(chǎng)合。
(3) STC單片機(jī)
STC公司的單片機(jī)主要是基于8051內(nèi)核，是新一代增強(qiáng)型單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，速度快8~12倍，帶ADC，4路PWM，雙串口，有全球**ID號(hào)，加密性好，抗干擾能力強(qiáng)。
(4) PIC單片機(jī)
是MICROCHIP公司的產(chǎn)品，其突出的特點(diǎn)是體積小，功耗低，精簡(jiǎn)指令集，抗干擾性好，可靠性高，有較強(qiáng)的模擬接口，代碼保密性好，大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲(chǔ)器的芯片。
(5) 51系列單片機(jī)
51些列單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多功能I/O等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。掌握起來(lái)比較簡(jiǎn)單，且成本低，可靠性高。
綜上所述，選擇51系列的單片機(jī)是**符合實(shí)際需求的，實(shí)驗(yàn)方便，且數(shù)據(jù)處理量不是很大，所以，本次設(shè)計(jì)選定以51系列單片機(jī)為控制核心的STC89C52單片機(jī)來(lái)進(jìn)行。
3.1.2 STC89C52單片機(jī)的特點(diǎn)
STC89C52是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是STC公司生產(chǎn)的。
STC89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用STC公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的STC89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合^[1]。
STC89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線，STC89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。
主要功能特性:
（1） 兼容MCS51指令系統(tǒng)8k可反復(fù)擦寫(xiě)(>1000次）Flash ROM
（2） 32個(gè)雙向I/O口,256x8bit內(nèi)部RAM
（3） 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷,時(shí)鐘頻率0-24MHz
（4） 2個(gè)串行中斷,可編程UART串行通道
（5） 2個(gè)外部中斷源,共8個(gè)中斷源
（6） 2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線,3級(jí)加密位
（7） 低功耗空閑和掉電模式,軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能
STC89C52各引腳功能及管腳電壓如圖3.1所示
 
 
 
 圖3.1 STC89C52引腳圖
概述：STC89C52為40 腳雙列直插封裝8位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#^[2]。
P0 口:P0 口是一組8 位漏極開(kāi)路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口P0 寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 
在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。
在Flash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。
P1 口:P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。   
P2 口:P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口P2 寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。
P3 口:P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)P3 口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。
RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位^[4]。
XTAL1:振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。
XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。
特殊功能寄存器:在STC89C52 片內(nèi)存儲(chǔ)器中，80H-FFH 共128 個(gè)單元為特殊功能寄存器（SFE）。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器: STC89C52 有256 個(gè)字節(jié)的內(nèi)部RAM，80H-FFH 高128 個(gè)字節(jié)與特殊功能寄存器（SFR）地址是重疊的，也就是高128 字節(jié)的RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開(kāi)的。
波特率發(fā)生器:當(dāng)T2CON中的TCLK 和RCLK 置位時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 作為波特率發(fā)生器使用。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 作為發(fā)送器或接收器，其發(fā)送和接收的波特率可以是不同的，定時(shí)器1 用于其它功能，其引腳與第二功能如下。
 
 
表3.1 STC89C52P3口的第二功能

引腳	第2功能
P3.0	RXD（串行口輸入端）
P3.1	TXD（串行口輸出端）
P3.2	INT0（外部中斷0請(qǐng)求輸入端，低電平有效）
P3.3	INT1（外部中斷1請(qǐng)求輸入端，低電平有效）
P3.4	T0（定時(shí)器/記時(shí)器0計(jì)數(shù)脈沖輸入端）
P3.5	T1（定時(shí)器/記時(shí)器1計(jì)數(shù)脈沖輸入端）
P3.6	WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)輸出端，低電平有效）
P3.7	RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效）

STC89C52 的程序存儲(chǔ)器陣列是采用字節(jié)寫(xiě)入方式編程的，每次寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)，要對(duì)整個(gè)芯片內(nèi)的PEROM 程序存儲(chǔ)器寫(xiě)入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容清除。
3.1.3顯示與鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì)
顯示器是一個(gè)典型的輸出設(shè)備，而且其應(yīng)用是極為廣泛的，幾乎所有的電子產(chǎn)品都要使用顯示器，其差別僅在于顯示器的結(jié)構(gòu)類型不同而已。**簡(jiǎn)單**直觀的顯示器可以使用LED發(fā)光二極管，而復(fù)雜的比較完整的顯示器應(yīng)該是CRT監(jiān)視器或者屏幕較大的LCD液晶屏。
LCD技術(shù)是把液晶灌入兩個(gè)列有細(xì)槽的平面之間。這兩個(gè)平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是說(shuō)，若一個(gè)平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子?xùn)|西向排列，而位于兩個(gè)平面之間的分子被強(qiáng)迫進(jìn)入一種90度扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過(guò)液晶時(shí)也被扭轉(zhuǎn)90度。但當(dāng)液晶上加一個(gè)電壓時(shí)，分子便會(huì)重新垂直排列，使光線能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)。
LCD是依賴極化濾光器(片)和光線本身。自然光線是朝四面八方隨機(jī)發(fā)散的。極化濾光器實(shí)際是一系列越來(lái)越細(xì)的平行線。這些線形成一張網(wǎng)，阻斷不與這些線平行的所有光線。極化濾光器的線正好與**個(gè)垂直，所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線。只有兩個(gè)濾光器的線完全平行，或者光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)極化濾光器相匹配，光線才得以穿透。
LCD正是由這樣兩個(gè)相互垂直的極化濾光器構(gòu)成，所以在正常情況下應(yīng)該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個(gè)濾光器之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出**個(gè)濾光器后，會(huì)被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度，**后從第二個(gè)濾光器中穿出。另一方面，若為液晶加一個(gè)電壓，分子又會(huì)重新排列并完全平行，使光線不再扭轉(zhuǎn)，所以正好被第二個(gè)濾光器擋住。總之，加電將光線阻斷，不加電則使光線射出。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
顯示電路如圖3.2所示。
 
圖3.2 LCD顯示電路連接圖
在外圍的鍵盤(pán)控制電路中，設(shè)置了四個(gè)獨(dú)立按鍵，分別與單片機(jī)的P3.4~P3.7相連，當(dāng)按下S1時(shí)，啟動(dòng)超聲波發(fā)射，開(kāi)始機(jī)器；當(dāng)按下S2時(shí)，停止發(fā)射超聲波，即停止機(jī)器；S3為報(bào)警開(kāi)關(guān)，當(dāng)清洗過(guò)快時(shí)，蜂鳴器電路發(fā)出警告，此時(shí)按下S3鍵，即可停止報(bào)警，S4為預(yù)留出來(lái)的按鍵，當(dāng)需要的時(shí)候可以實(shí)行編程控制。電路設(shè)計(jì)如圖3.3所示。
 
圖3.3 鍵盤(pán)控制電路
 

3.2 超聲波發(fā)生器的選擇

超聲波發(fā)生器也稱作超聲電源，它是一種用以產(chǎn)生超聲頻電能并向超聲換能器提供的裝置。按照所采用的工作原理，可以把超聲波發(fā)生器分為模擬電路和數(shù)字電路兩大類。模擬電路超聲波發(fā)生器又分為振蕩一放大型和逆變型兩種。本設(shè)計(jì)采用振蕩一放大型超聲波發(fā)生器，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3.4所示。它是一個(gè)帶有振蕩電路的放大器，由振蕩、放大、匹配電路和電源組成。振蕩器產(chǎn)生一定頻率的信號(hào)，放大器將其放大到一定的功率輸出。達(dá)到**佳負(fù)載值，通過(guò)輸出變壓器進(jìn)行阻抗匹配，并通過(guò)功放輸出。
振蕩條件：
從結(jié)構(gòu)上看，正弦波振蕩器就是一個(gè)沒(méi)有輸入信號(hào)的、帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大器。表示接正反饋時(shí)放大器在輸入信號(hào)顯示時(shí)的輸出。可知，如果在放大器輸入端1外接一定頻率，一定幅度的正弦波信號(hào)Xa，經(jīng)過(guò)基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的環(huán)路輸出后，在反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端2得到反饋信號(hào)Xf與Xa在大小和相位上都一致，則可以除去外接信號(hào)Xa，將1、2兩端連接在一起(如圖中虛線所示)而形成閉環(huán)系統(tǒng)，其輸出端可繼續(xù)維持與開(kāi)環(huán)時(shí)一樣的輸入信號(hào)。
和              
   n=0,1,2,3……  相位平衡條件                  (3.1)
這是正弦波振蕩器產(chǎn)生持續(xù)振蕩的必要條件。振蕩器的振蕩頻率是由相位平衡條件決定的。一個(gè)正弦波振蕩器只在某一個(gè)頻率下滿足相位平衡條件，這個(gè)頻率就是f0,這就是要求在環(huán)路中包含一個(gè)具有選頻特性的網(wǎng)絡(luò)。它可以設(shè)置在放大器A中，也可以設(shè)置在反饋網(wǎng)絡(luò)F中，它可以用R、C元件組成，也可以用L、C元件組成。欲使振蕩器能自行建立振蕩，就必須滿足＞1的條件。這樣在接通電源后，振蕩器就可以自行起振，**后趨于穩(wěn)態(tài)平衡。
3.3 超聲波振蕩器設(shè)計(jì)
由于TL494價(jià)格便宜而且性能優(yōu)越，設(shè)計(jì)采用由開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓塊TL494構(gòu)成的振蕩器。
將TL494的5腳(CT)和6腳(RT)接定時(shí)元件電阻R和電容C，即可起振。如圖3.4所示。
    
圖3.4 TL494的引腳圖
由于頻率選為20kHz由上公式得RC=0.5958×,振蕩器輸出方波的占空比是換能器產(chǎn)生的超聲波強(qiáng)度的決定因素。通過(guò)給TL494的4腳加以一定的直流電壓就可實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)整。定時(shí)元件由電容C、電阻R1和電位器R2構(gòu)成，調(diào)節(jié)電位器R2即可實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)整。本機(jī)供電電源為12V，采用的是推挽工作方式。電阻R3(10kΩ)和電位器R4(10kΩ)構(gòu)成分壓電路，死區(qū)時(shí)間控制端的電位應(yīng)界于2．5～5V之間。調(diào)節(jié)電位器R4亦可實(shí)現(xiàn)超聲波的強(qiáng)度調(diào)節(jié)。
（1）超聲波放大器的選擇
超聲波放大器的作用是將振蕩信號(hào)放大**所需電平。放大部分可以是單級(jí)的，也可以是多級(jí)的，主要看輸出功率的需要。早期的超聲波發(fā)生器使用電子管做放大器件，現(xiàn)在則普遍采用晶體管（三極管、場(chǎng)效應(yīng)管和IBGT器件）。近年來(lái)越來(lái)越多的廠家采用功率集成電路做超聲波發(fā)生器的放大器件。目前工業(yè)上廣泛使用的超聲波發(fā)生器基本上被晶體管電路壟斷。
與電子管發(fā)生器相比，晶體管發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)在于體積小、重量輕、效率高。但從另一方面講由于受到方向擊穿電壓、**大集電極電流、**大集電極耗散功率參數(shù)的限制，通常一對(duì)晶體管的**大輸出功率只能達(dá)到百瓦級(jí)。要提高晶體管發(fā)生器的輸出能力，除了有賴于搞性能器件外，還必須采用高效率的電路。傳統(tǒng)的甲類、乙類、丙類放大器是把有源器件作為電流源工作。在這些放大器中，晶體管工作在伏安特性曲線的有源區(qū)。集電極電流受基極激勵(lì)信號(hào)控制作相應(yīng)變化。
 (2)低壓驅(qū)動(dòng)電路
本機(jī)采用高壓小電流功放電路，由兩只三極管和耦合變壓器構(gòu)成。為了避免兩只功放管同時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)致內(nèi)部功耗增加，兩管的導(dǎo)通時(shí)間必須錯(cuò)開(kāi)，使它們?cè)诮惶婀ぷ鲿r(shí)有一段同時(shí)截止的時(shí)間。為此，三極管P1和P2對(duì)振蕩器的輸出作反相處理，三極管選用PNP型的8550。低壓驅(qū)動(dòng)電路所用的電源是直流12V，而功放電路的電源是交流220V，在三極管后加入一個(gè)耦合變壓器，完成高低壓隔離的任務(wù)。
(3)功放匹配電路功放電路#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
電路由兩個(gè)VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管2SK791構(gòu)成。具有線性度高、頻率響應(yīng)好、開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是理想的開(kāi)關(guān)元件。但其關(guān)斷特性在電流小時(shí)并不理想，下降沿有拖尾。
3.4 高頻驅(qū)動(dòng)和匹配電路
超聲發(fā)生器與一般放大器的一個(gè)重要區(qū)別在于它的匹配電路部分。一般放大器與負(fù)載之間的匹配只牽涉到阻抗變換，而超聲波發(fā)生器與負(fù)載之間的匹配則除了阻抗變換之外，還有一項(xiàng)很重要的內(nèi)容—調(diào)諧，即選用一定值的阻抗元件，使之在工作頻率上與負(fù)載中的電抗成分諧振。只有在同時(shí)進(jìn)行了阻抗變換和調(diào)諧之后，整個(gè)系統(tǒng)才算是達(dá)到了匹配，換能器才能正常工作.
超聲波清洗機(jī)中的匹配電路是將發(fā)生器輸出的電能送往換能器的通道。匹配電路雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(通常只有一個(gè)匹配電感)，卻具有重要作用。相同型號(hào)的清洗機(jī)，匹配調(diào)得好的清洗效果好；匹配調(diào)得差的則清洗效果差。對(duì)同一臺(tái)機(jī)器而言，如果工作一段時(shí)間后清洗效果變差，或者換能器經(jīng)過(guò)更換，都需要重新調(diào)整匹配。與一般電子設(shè)備的匹配有所不同，超聲清洗機(jī)的匹配除了要解決變阻問(wèn)題(即變換負(fù)載的阻值，使之與發(fā)生器的**佳負(fù)載值相等)外，還要解決調(diào)諧問(wèn)題，即用匹配電感的感抗抵消換能器的容抗，使換能器呈純阻性。技術(shù)人員通常是根據(jù)各自的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行匹配。例如，有人在改變清洗槽水位時(shí)觀察電流的變化，如果電流變化處于一定范圍之內(nèi)，同時(shí)管子不發(fā)熱，空化聲強(qiáng)，便認(rèn)為匹配已調(diào)好。也有人讓機(jī)器空載時(shí)稍，微呈電感性，而在加載后轉(zhuǎn)變?yōu)榧冏锠顟B(tài)。這些經(jīng)驗(yàn)都是適用的。但在已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再掌握匹配的原理，就可以在匹配時(shí)有的放矢，更加主動(dòng)，從而收到事半功倍的效果。其驅(qū)動(dòng)電路如圖3.5所示。

 
圖3.5 清洗機(jī)的高頻驅(qū)動(dòng)電路

3.5 超聲波換能器設(shè)計(jì)

用于超聲清洗的換能器有兩種類型．一是磁致伸縮換能器，另一種是壓電換能器，磁致伸縮換能器這種換能器的電聲效率比較低．而且金屬鎳材料價(jià)格昂貴，制造工藝復(fù)雜，所以目前很少采用。還有一種用鐵氧體材料做成的磁斂伸縮換能器，雖然其電聲效率比較高，但機(jī)械強(qiáng)度低，所能承受的電功率容量小，因而目前我G也很少應(yīng)用目前我G主要采用壓電換能器，因?yàn)檫@種換能器的電聲轉(zhuǎn)換效率高，原材料價(jià)格便宜，而且便于制造不同的結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的清洗要求。壓電換能器又有很多種如圓柱形、喇叭形等。經(jīng)過(guò)對(duì)比**后確定選用喇叭形夾心壓電換能器作為此次的換能器。
換能器是用來(lái)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的器件，是將一種形式的能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量的裝置。在聲學(xué)研究*域中，換能器主要是指電聲換能器，它能實(shí)現(xiàn)電能和聲能之間的轉(zhuǎn)換。

超聲波換能器一般有磁致伸縮換能器和壓電晶體換能器兩類。屬于磁致伸縮的有鎳片換能器和鐵氧體換能器。鐵氧體換能器的電聲轉(zhuǎn)換效率比較低。一般使用一、二年后效率下降，甚**幾乎喪失電聲轉(zhuǎn)換能力。鎳片換能器的工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴所以**今很少使用。目前，廣泛使用壓電晶體換能器。這種換能器電聲轉(zhuǎn)換效率高，原材料價(jià)格便宜，制作方便，也不容易老化。常用的材料有石英晶體、鈦酸鋇（BaTiO3）和鋯鈦酸鉛（PbTiZrO3，簡(jiǎn)稱PZT）。石英晶體的伸縮量太小，3000V電壓才產(chǎn)生0.01μ m 以下的變形。鈦酸鋇的壓電效應(yīng)比石英晶體大20～30 倍，但效率和機(jī)械強(qiáng)度不如石英晶體。鋯鈦酸鉛具有二者的優(yōu)點(diǎn)，一般可用作超聲波清洗，探傷和小功率超聲波加工的換能器。
3.6 清洗槽的設(shè)計(jì)
清洗槽由內(nèi)槽和外殼組成．內(nèi)槽的外表面(一般在槽底外表)粘結(jié)超聲換能器，槽內(nèi)盛清洗液。槽一般用耐腐蝕的不銹鋼板制成，過(guò)于厚會(huì)影響聲的輻射．槽的內(nèi)壁，尤其是粘有換能器的輻射板要平整拋光，不能有傷痕，否則易產(chǎn)生空化腐蝕，縮短使用壽命．為避免被清洗工件直接與槽壁板接觸而劃傷，一般用鏤空吊籃(網(wǎng)籃)或支架將清洗件懸吊在清洗液中．網(wǎng)籃的骨架應(yīng)盡可能地小而輕，一般用不銹鋼絲編成或用其它反射
性能良好的材料做成．結(jié)構(gòu)上要使超聲波受阻小而清洗液易于流動(dòng)．內(nèi)槽的尺寸要根據(jù)清洗件的大小和形狀而定．清洗件的總表面積不應(yīng)大于內(nèi)槽的體積．粘有換能器的輻射板(如槽底板)所承受的電功率強(qiáng)度一般低于1．5 W／cm²(用壓電換能器時(shí)．大多數(shù)應(yīng)在0．5～1 w／cm²之間)．過(guò)高的強(qiáng)度會(huì)加速輻射板表面的空化腐蝕，同時(shí)由于過(guò)劇烈的空化所產(chǎn)生的氣泡會(huì)影響能量傳遞，使遠(yuǎn)離輻射面的液體空間聲強(qiáng)變?nèi)醵_(dá)不到均勻清洗的目的．在普通的清洗槽中，由于液面的反射，在清洗槽中會(huì)產(chǎn)生的駐波，使得在液體空間有些區(qū)域聲壓**小(波節(jié)處)，有些地方聲壓**大(波腹處)而造成清洗干凈程度不均勻．為減少駐波的形成，有時(shí)清洗槽的形狀要特別設(shè)計(jì)，或采取其他措施，例如掃頻工作方式．清洗件在槽中的排列要有一定的間隔，而**窄小的面應(yīng)朝向換能器的輻射面，以免妨礙聲輻射到整個(gè)清洗槽空間。內(nèi)槽尺寸為400×360×200mm，超聲波功率為500W；外槽尺寸為420×490×380mm；超聲波發(fā)生器電路箱為224×100×135mm，由六個(gè)直徑為4.5毫米的螺紋固定。其結(jié)構(gòu)如圖3.6所示#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
 
 
圖3.6 清洗槽結(jié)構(gòu)

4 綜合調(diào)試

4.1 軟件調(diào)試

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括中斷主程序、入口程序、定時(shí)器0中斷程序、倒計(jì)時(shí)顯示子程序、超聲波發(fā)射子程序、延時(shí)子程序和報(bào)警子程序設(shè)計(jì)等。
（1）主程序流程圖
主程序shou先要對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA并清計(jì)數(shù)器，然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)超聲波脈沖。
 
圖4.1 程序主流程圖
為了避免超聲波發(fā)射器引起的直射波，需要延時(shí)0.1ms后才可打開(kāi)外部中斷0的超聲波信號(hào)。由于采用的是12MHz的晶振，計(jì)數(shù)器每計(jì)一個(gè)數(shù)就是0.5μs，所以當(dāng)主程序檢測(cè)到標(biāo)志位后，調(diào)用振動(dòng)子程序**后顯示在LED上，主程序流程圖如圖4.1所示。
（2） 中斷子程序及流程圖
當(dāng)超聲波發(fā)送脈沖波后，在程序中定義為外部中斷0，INT0中斷在程序中的作用是形成中斷進(jìn)行跳轉(zhuǎn)進(jìn)入中斷子程序，能夠?qū)崿F(xiàn)在程序設(shè)計(jì)上的思維，使整個(gè)程序符合邏輯設(shè)計(jì)。中斷子程序流程圖如圖4.2所示。在程序中應(yīng)注意進(jìn)中斷時(shí)變量的保存及出中斷時(shí)變量的恢復(fù)。當(dāng)有外部中斷時(shí)，為避免進(jìn)入中斷死循環(huán)，必須在退出中斷子程序時(shí)用軟件清除該標(biāo)志位。系統(tǒng)在進(jìn)入中斷時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)中斷，之后進(jìn)入處理子程序。接收中斷后，讀取定時(shí)器值，設(shè)置標(biāo)志位。
 

圖4.2 中斷子流程圖
(3) 按鍵掃描程序流程圖
   按鍵掃描程序流程圖如圖4.3所示，該程序部分完成對(duì)按鍵的掃描，組合鍵碼值返回，由于按鍵的公共端接低電平，所以當(dāng)按鍵I/O口為低電平時(shí)，證明有按鍵按下，所以進(jìn)入程序后先將P1口即按鍵的接口，全部置1，然后通過(guò)if((P1&0xff)!=0xff)；來(lái)判斷是夠有按鍵動(dòng)作，將P1口與0XFF，如果值不等于0XFF，則證明有按鍵動(dòng)作，然后經(jīng)過(guò)20ms的延時(shí)，再次使用該語(yǔ)句進(jìn)行一次判斷，如果確實(shí)有按鍵按下，則此語(yǔ)句成立，將進(jìn)入鍵碼值提取提取，加入按鍵1按下則編碼值為01111111，為0X7F，為了便于觀察與調(diào)試將該鍵碼值取反，則為0X80，將該按鍵編碼返回，然后執(zhí)行查詢程序進(jìn)行按鍵的查詢，查詢后進(jìn)行按鍵執(zhí)行程序的執(zhí)行。
 
 
圖4.3 按鍵掃描流程圖

4.2 硬件調(diào)試

本系統(tǒng)主要根據(jù)顯示設(shè)置，來(lái)判斷清洗的功率及倒計(jì)時(shí)的設(shè)定，來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的清洗操作。其按鍵操作如下：上排四個(gè)按鍵由左**右依次為設(shè)置鍵、確認(rèn)鍵、加操作鍵、減操作鍵。

 
圖4.4 上電顯示圖
剛開(kāi)始上電操作如圖4.4：
當(dāng)將輸入端分別連接直流5V電源正負(fù)兩端時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，1602顯示器會(huì)顯示“welcome  please set up”,就可以開(kāi)始設(shè)置清洗功率及倒計(jì)時(shí)時(shí)間了。
 
圖4.5  35w檔位初始化
如圖4.5所示為35W檔位，及定時(shí)5分鐘后開(kāi)始清洗。這是默認(rèn)的程序設(shè)置檔位，在系統(tǒng)自動(dòng)初始化結(jié)束之后便會(huì)出現(xiàn)該窗口顯示，如選擇默認(rèn)設(shè)置程序，可點(diǎn)擊確認(rèn)鍵直接開(kāi)始工作。

圖4.6 35w檔位開(kāi)始倒計(jì)時(shí)
如圖4.6所示，選擇默認(rèn)設(shè)置后，計(jì)時(shí)器會(huì)間隔10s倒計(jì)時(shí)，5分鐘結(jié)束后系統(tǒng)自動(dòng)停止工作，左側(cè)35W功率指示燈發(fā)光顯示系統(tǒng)開(kāi)始工作。

圖4.7 倒計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)置
如圖4.7如需調(diào)整設(shè)置，按下確認(rèn)鍵，系統(tǒng)停止工作，然后點(diǎn)擊設(shè)置鍵，會(huì)出現(xiàn)時(shí)間設(shè)置菜單，有1分鐘、1.5分鐘、5分鐘、10分鐘四種選擇，按照所需時(shí)間，點(diǎn)擊相應(yīng)加減操作鍵進(jìn)行設(shè)定。

圖4.8 功率設(shè)置
當(dāng)進(jìn)行完倒計(jì)時(shí)設(shè)置后，點(diǎn)擊確認(rèn)按鍵，繼續(xù)設(shè)置功率檔位，該檔位有35W和60W兩種選擇，點(diǎn)擊相應(yīng)加減操作鍵進(jìn)行選擇，選擇完畢后點(diǎn)擊確認(rèn)鍵，確認(rèn)無(wú)誤后在次點(diǎn)擊確認(rèn)鍵，倒計(jì)時(shí)功能啟動(dòng)，左側(cè)60W功率指示燈發(fā)光顯示系統(tǒng)正在工作。

結(jié)  論

通過(guò)幾個(gè)月的努力，在老師的悉心指導(dǎo)下，通過(guò)自己的努力，終于完成了基于單片機(jī)的超聲波清洗機(jī)的設(shè)計(jì)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)。通過(guò)這次對(duì)基于單片機(jī)的超聲波清洗機(jī)的設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，設(shè)計(jì)的實(shí)踐鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高了我綜合運(yùn)用文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
該設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高，工作可靠，測(cè)試穩(wěn)定，顯示準(zhǔn)確清晰，使人一目了然。經(jīng)過(guò)測(cè)試，各部分運(yùn)行正常，成功地達(dá)到了硬件設(shè)計(jì)要求。
通過(guò)與硬件電路的結(jié)合，對(duì)程序的測(cè)試與調(diào)試，**終是程序能夠正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用超聲波清洗器件的功能。
總之，整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)良好，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)的全部要求。
在這次的設(shè)計(jì)后我了解到，非接觸測(cè)量在當(dāng)今的社會(huì)發(fā)展當(dāng)中已經(jīng)變得十分重要，而超聲波作為非接觸測(cè)量的一種方法，已經(jīng)在很多*域得到應(yīng)用。本設(shè)計(jì)已經(jīng)成功完成，但仍然存在著很大的改進(jìn)空間。

致  謝

在論文完成之際，我shou先要向我的導(dǎo)師表示**真摯的謝意。論文寫(xiě)作期間，給了我很多幫助和指導(dǎo)，使我得以順利完成論文。
在這幾個(gè)月畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和工作中，遇到了很多困難，導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和培養(yǎng)使我在各個(gè)方面都受益非淺，在分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及獨(dú)立工作的能力有了很大的提高。在此期間，老師提出了很多有益的建議并給予我很大幫助。在本文的課題研究及寫(xiě)作過(guò)程中，也給予了大力支持。在此謹(jǐn)向老師表示衷心的感謝。
在這個(gè)學(xué)習(xí)氛圍活躍、團(tuán)結(jié)友愛(ài)的集體里，大家互相幫助，彼此討論問(wèn)題，共同提高。在此也要感謝我的各位學(xué)友，有了大家的支持和幫助使得論文研究工作得以順利的進(jìn)行。
**后，再次向老師以及幫助過(guò)我的同學(xué)們表示**真誠(chéng)的謝意。

參考文獻(xiàn)

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附錄A  英文原文

This design with the 40MHz system clock as a micro-step process clock, according to the clock beat the establishment of various control logic. The design of the micro-program is through "painting wave" method to compile out. Since the control memory is stored in the logic control signals, while the control signal is a high-low sequence (of course also includes information on rising and falling edges), so the use of control waveforms to represent the control logic is the most intuitive way of using the waveform Draw the control logic of the most easy to understand, the most easy to maintain. The establishment and maintenance of micro-program in a text file to, and use dotted lines on behalf of designated high, with low solid line represents the next draw.
This method is mainly used for the preparation of measurement and control when the data is temporarily stored, a smaller memory space for storing the data in terms of that if several sets of data collected averaged as the sampling results may be avoided due to interference in the acquisition undermined the authenticity of the data; if stored in the random data from memory loss due to interference or data changes, you can set the memory area in the random inspection signs; in order to reduce interference on the destruction of random memory area can be random access memory chip write signal line increases triggering device only when the CPU write data only hair. Software, there are many anti-jamming measures, such as digital filtering program, anti-narrow pulse delay procedures, the logic state of the authenticity of the judge and so on. Sometimes, you must use a combination of software and hardware approach to suppress interference, commonly used approach is to set a timer to protect the program to work correctly.
In recent years, electronic instruments toward "light, thin, short and small" and the multi-functional, high performance and low cost direction. Plastic box, plastic parts or panels are widely used in electronic devices, the result of electromagnetic waves pass easily through the outside shell or panel of the instrument harmful interference with normal work, while the instrument produced by electromagnetic waves, but also very easy to radiation into the surrounding space affecting the normal operation of other electronic devices. In order to make such electronic equipment to meet the electromagnetic compatibility requirements, it is in practice, the developed process plastic metal processing methods, such as zinc sputtering, vacuum plating (AL), electroplating or chemical copper plating, paste, metal foil ( Cu or AL) and coated with conductive coatings. Absorption, transmission and attenuation characteristics of electromagnetic waves, electromagnetic interference shielding and thus play a role. Practical applications, the use of conductive paint for shielding coatings will act excellent performance and reasonable prices. Shielding where needed, made of a closed conductive shell and grounding into two different kinds of electromagnetic waves inside and outside separated. Practice has shown that, if the shielding material can reach (30 ~ 40) dB or more attenuation of the shielding effect, is a practical and feasible.#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
As electronic technology, widely used, and various kinds of interference radiation devices are complex, to the complete elimination of electromagnetic interference is impossible. However, under the principle of electromagnetic compatibility, you can take a number of technical measures to reduce the electromagnetic interference, so that electromagnetic interference control to a certain range, thus ensuring the compatibility of systems or equipment, for example, communication systems were originally designed, it should be a rigorous on-site radio testing, targeted to select the frequency and polarization, to avoid radar, mobile communications clutter interference; high-voltage select a path, we should try to bypass the radio (stations), or take advantage of receiving lots of topography, surface features shield; receiving equipment and industrial interference source equipment is properly configured, so that the receiving device with a variety of industrial sources of interference from a certain distance; in microwave circuit design, in order to reduce the interference, the antenna can be used adjust the high and low points microwave circuit reflection point, and the use of mountain block reflected waves, so they can not interfere with the formation of the direct wave. In addition, the microwave tower is independent of the tall buildings should be used to improve the grounding, shielding measures such as lightning.
Ultrasonic verbiage effect refers to the tiny bubbles with liquid exist under the action of nuclei in ultrasonic, experience the sparse and compression phase ultrasonic, volume growth, shrinkage, renewable rise, again contraction, multiple seasonal shock asunder, and eventually the dynamic process of high speed. This process occurs within the time extreme, the Chinese dress rose sharply, after gas compression in its seasonal shock especially collapse process, can produce transient enormous of high temperature and high pressure air bubble inside, and make the gas and liquid medium of cracking interface. Recent studies show that cavitation reactions occur predominantly in the 100 ~ 1000kHz within the scope of medium frequency, and the high frequency, liquid 1MHz above acoustic wave in the micro jet and bubbles produced a stable, not broken.
Change again, ultrasonic were mainly used in cleaning process and catalytic process, its principle is ultrasonic cavitation occurred when the fluid, can produce high shear forces.
In cleaning applications:
When compressed collapse of bubbles in the high temperature and high pressure produced by reducing the dirt fish shock between washing pieces of adhesion, cause bilge of damage and from; Meanwhile bubble can also "bore into the" gap and cracks in vibration, make dirt fall off, therefore suitable for complicated shape parts cleaning.
The application in catalytic process
Because hot air produce high temperature and high pressure coincided with a strong shock wave and speed will enter the micro jet 400km/h, of liquid - solid not homogeneous catalytic systems have very good impact, its effects include the following aspects: first shockwave and micro jet can continually cleaning divest catalyst of reactant and impurities surface adsorption, strong may be erosion solid surface when; Then cause molecules colliding between strong gather, is catalysis and reflect activity level structure and composition of the significant changes; The third strengthening mass transfer process. Do one, ultrasonic accelerated the process of chemical reactions.
Ultrasonic application in water treatment
Ultrasonic radiation can in liquid produce distinctive physical chemistry, it integrates advanced oxidation, burning and supercritical water oxidation and so on many kinds of water treatment series features and a suit, at the same time with the sterilization effect, cutting operation is simple and easy, degradation speed, can live alone with other technology in water treatment on joint, extremely potential application.
To contain the organic wastewater treatment
Ultrasound technology can be used in the treatment of various hard-degradation waste, at present to monocylic aromatic compounds, pahs, phenols, chlorinated hydrocarbons, chlorinated hydrocarbon, organic acids, the dye, alcohols, ketone and so on many kinds of material research, and achieved good effect.
Drinking water treatment
Our drinking water supply 25% water and reservoir water lake, since 1990s, is increasingly severe eutrophication, water hua occurrence frequency and severity a rapid increase trend. So it is necessary to serious water pollution on the application of the region ultrasonic pretreatment water. Ultrasonic on algae are at level 1 reaction kinetics, has good removal efficiency, high frequency ultrasound can accelerate the speed of response place algae.
Ultrasonic technology than light, heat, chemical methods more directly, can and disinfection disinfectant are used together, to be disinfected, and greatly reduces the disinfectant dosage. As older wave of conventional disinfectant mosquito larvae of chlorine, ozone, hydrogen peroxide solution has a strong resistance, some southern waterworks research found that ultrasonic wave can effectively remove the mosquito larvae wave in waterworks.
In the application of ultrasonic sludge treatment
The influence of sludge dewatering properties
Ultrasonic can significantly improve sludge dewatering properties, flocculation is the important reason of sludge reduction. Ultrasound is the sludge particles retrogradation ofmechanically medium enhancement, simultaneously changed sludge viscous and charged situation, destroy the sludge colloid flocculent body structure, make the sludge viscosity and grain boundary effect is reduced, is the effective collision of sludge particles increases, effectively reduce the sludge, thus improving the water together, is lactobacillus colonisation sludge than resistance is reduced, the sludge dewatering more easily military sludge role.#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
Ultrasonic degradation of organic wastewater, technology of drinking water and sludge, has the extensive applicability, it can be used alone, also can be combined with other water treatment technology use, as long as the right conditions, organic matter can be completely ore into carbon dioxide and inorganic ions. It is a kind of environmental friendly water treatment technology, have good development and application prospect.
Ultrasonic cleaning is a branch of the largest power ultrasound, the mechanism research and equipment development and cleaning process research and application in our country about 50 years of history, is almost and foreign synchronism. Now, with the deepening of reform and opening up the rapid development of national emergency, and scientific and technological progress, ultrasonic cleaning technology research have developed rapidly, there was some new characteristics.
Since always, acoustic cavitation is considered to be the main motivation, ultrasonic cleaning with about 1MHz now found 3MHz even when the high-frequency cleaned, the main mechanism is not cavitation, but high frequency pressure wave flushing effect. At this time due to too frequently, it is difficult to happen sound in a waffle, cleaning the cleaning principle generally think mainly due to the pressure gradient, particle velocity and acoustic flow role.
Acoustic cavitation single bubble theory with the comparatively solid foundation, but now found in many practical system, empty bubble cannot be displayed by single bubble theory establishment of a single entity model, the whole cavitation bubble number affecting cavitation effect and sound field. So have put forward the concept of cavitation structure, place cavitation bubble were force. Cavitation structure is some same size, speed and oneself also is in shock of the cavitation bubble of non-uniform concentration by the formation of the structure.
More research ultrasonic some kei avoid magnetic temperature is the effect of ultrasound clean quality
One of the most important factors, while cavitation bubble closed produces local high temperature and high pressure cleaning, like the temperature rising, temperature, cavitation causes cavitation nuclear increase advantageous, cleaning effect is poor.
Ultrasonic cleaning, cleaning is indispensable, cleaning effect, quality and detergent has the very big relations. In certain concentration range, ultrasonic irradiation can cause fluid surface tension is reduced, although its influence and sample solution and its physical and chemical properties of the concentration of relevant, but its surface tension in a concentration separately reduce to a minimum.
Ultrasonic cleaning process will produce cavitation noise, long-term in this working environment of personnel, may cause health declined, work ability reduce etc.
Ultrasonic anti-scaling aspects though in some development, but also not into the perfect, and is developing fast, theory application development lags behind. By ultrasonic and chemical reagents such as combining the sound development of chemical antiscale and its theory needs further development, in order to guide the application. And how to influence put a dog effect a factor of research, etc.

附錄B  譯 文

本設(shè)計(jì)用40MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘作為微程序的步進(jìn)時(shí)鐘，按時(shí)鐘節(jié)拍進(jìn)行各控制邏輯的編制。本設(shè)計(jì)的微程序是通過(guò)“畫(huà)波形”的方法編制出來(lái)的。既然控制存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的是控制信號(hào)的邏輯，而控制信號(hào)是高低電平的序列（當(dāng)然也包括上升沿和下降沿的信息），所以使用控制波形來(lái)表示控制邏輯是**直觀的方法，使用波形畫(huà)出的控制邏輯**容易理解，**容易維護(hù)。微程序的編制與維護(hù)在一個(gè)文本文件中進(jìn)行，用上劃虛線代表高電平，用下劃實(shí)線代表低電平。
這種方法編制主要用于測(cè)量和控制時(shí)數(shù)據(jù)的暫時(shí)存放，內(nèi)存空間較小，對(duì)存放的數(shù)據(jù)而言，若將采集到的幾組數(shù)據(jù)求平均值作為采樣結(jié)果，可避免在采集時(shí)因干擾而破壞了數(shù)據(jù)的真實(shí)性；如果存放在隨機(jī)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)因干擾而丟失或者數(shù)據(jù)發(fā)生變化，可以在隨機(jī)內(nèi)存區(qū)設(shè)置檢驗(yàn)標(biāo)志；為了減少干擾對(duì)隨機(jī)內(nèi)存區(qū)的破壞，可在隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片的寫(xiě)信號(hào)線上加觸發(fā)裝置，只有在CPU寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)才發(fā)。軟件抗干擾的措施也很多，如數(shù)字濾波程序、抗窄脈沖的延時(shí)程序、邏輯狀態(tài)的真?zhèn)闻袆e等。有時(shí)候，必須采用軟件和硬件相結(jié)合的辦法才能抑制干擾，常用的辦法是設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，從而保護(hù)程序正常運(yùn)行。
近年來(lái)，電子儀器向著“輕、薄、短、小”和多功能、高性能及成本低方向發(fā)展。塑料機(jī)箱、塑料部件或面板廣泛地應(yīng)用于電子儀器上，于是外界電磁波很容易穿透外殼或面板，對(duì)儀器的正常工作產(chǎn)生有害的干擾，而儀器所產(chǎn)生的電磁波，也非常容易輻射到周圍空間，影響其它電子儀器的正常工作。為了使這種電子儀器能滿足電磁兼容性要求，人們?cè)趯?shí)踐中，研究出塑料金屬化處理的工藝方法，如濺射鍍鋅、真空鍍（AL）、電鍍或化學(xué)鍍銅、粘貼金屬箔（Cu或AL）和涂覆導(dǎo)電涂料等。經(jīng)過(guò)金屬化處理之后，使完全jue緣的塑料表面或塑料本身（導(dǎo)電塑料）具有金屬那樣反射（如手機(jī)）。吸收、傳導(dǎo)和衰減電磁波的特性，從而起到屏蔽電磁波干擾的作用。實(shí)際應(yīng)用中，采用導(dǎo)電涂料作屏蔽涂層，性能優(yōu)良而且價(jià)格適宜。在需要屏蔽的地方，做成一個(gè)封閉的導(dǎo)電殼體并接地，把內(nèi)外兩種不同的電磁波隔離開(kāi)。實(shí)踐表明，若屏蔽材料能達(dá)到（30～40）dB以上衰減量的屏蔽效果時(shí)，就是實(shí)用、可行的。
由于電子技術(shù)應(yīng)用廣泛，而且各種干擾設(shè)備的輻射很復(fù)雜，要完全消除電磁干擾是不可能的。但是，根據(jù)電磁兼容性原理，可以采取許多技術(shù)措施減小電磁干擾，使電磁干擾控制到一定范圍內(nèi)，從而保證系統(tǒng)或設(shè)備的兼容性，例如，通信系統(tǒng)**初設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)該嚴(yán)格進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)電波測(cè)試，有針對(duì)性地選擇頻率及極化方式，避開(kāi)雷達(dá)、移動(dòng)通信等雜波干擾；高壓線選擇路徑時(shí)，應(yīng)盡量繞開(kāi)無(wú)線電臺(tái)（站）或充分利用接收地段的地形、地物屏蔽；接收設(shè)備與工業(yè)干擾源設(shè)備適當(dāng)配置，使接收設(shè)備與各種工業(yè)干擾源離開(kāi)一定距離；在微波通信電路設(shè)計(jì)中，為了減少干擾，可采用天線高低站方式調(diào)整微波電路反射點(diǎn)，并利用山頭阻擋反射波，使之不能對(duì)直射波形成干擾。另外，微波鐵塔是獨(dú)立的高大建筑物，應(yīng)采用完善的接地、屏蔽等避雷措施。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
     電磁兼容性是電子設(shè)備或系統(tǒng)**重要性能之一。電子設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)。它不存在**的解決方法。電磁兼容技術(shù)設(shè)計(jì)面很廣，電磁兼容*域也正在發(fā)展，重要的是掌握有關(guān)電磁兼容的基本原理，認(rèn)真分析和實(shí)驗(yàn)，選擇合適的解決問(wèn)題的方法，就能實(shí)現(xiàn)EMC的要求。
超聲波的空話效應(yīng)是指存在與液體中的微小泡核在超聲波作用下，經(jīng)歷超聲的稀疏相和壓縮相，體積生長(zhǎng)、收縮、再生漲、再收縮，多次周期性震蕩，**終高速度崩裂的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。此過(guò)程發(fā)生時(shí)間極端，旗袍內(nèi)的氣體受壓后急劇升溫，在其周期性震蕩特別是崩潰過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)的極大的高溫、高壓，并使氣泡內(nèi)的氣體和液體界面的介質(zhì)裂解。**近研究表明，空化反應(yīng)主要發(fā)生在100~1000kHz的中等頻率范圍內(nèi)，而1MHz以上的高頻，液體中聲波產(chǎn)生的微射流和氣泡較穩(wěn)定，不會(huì)破碎。
    再換共方面，超聲波主要應(yīng)用在清洗過(guò)程和催化過(guò)程中，其原理是超聲波發(fā)生空化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高的流體剪切力。
在清洗方面的應(yīng)用：
草聲波空化在除油去污方面有著非常廣泛的作用。氣泡在被壓縮崩潰時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓沖擊波減小了污垢魚(yú)被清洗件之間的粘著力，引起污垢的破壞和脫離；同時(shí)氣泡還可“鉆入”縫隙和裂縫中震動(dòng)，使污垢脫落，因此適用于形狀復(fù)雜零件的清洗。
在催化過(guò)程中的應(yīng)用
由于空話產(chǎn)生高溫高壓同時(shí)伴隨著強(qiáng)烈的沖擊波和速度將進(jìn)400km/h的微射流，對(duì)液—固非均相催化體系起到很好的沖擊作用，其影響包括以下幾個(gè)方面：1 沖擊波和微射流可不斷清洗剝除催化劑表面吸附的反應(yīng)物和雜質(zhì)，強(qiáng)烈時(shí)則可侵蝕固體表面；2 導(dǎo)致分子間強(qiáng)烈的相互碰撞和聚集，是催化的結(jié)構(gòu)、組成級(jí)反映活性產(chǎn)生顯著的變化；3 強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程。做一，超聲波加快了化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程。
超聲波在水處理中的應(yīng)用
超聲波輻射可在液體中產(chǎn)生獨(dú)特的物理化學(xué)效應(yīng)，它集**氧化、焚燒和超臨界氧化等多種水處理級(jí)數(shù)特點(diǎn)與一身，同時(shí)伴有殺菌消毒功效，切操作簡(jiǎn)單方便，降解速度快，可單獨(dú)活與其他工藝聯(lián)合，在水處理上**應(yīng)用潛力。
對(duì)含有機(jī)物廢水的處理
超聲技術(shù)可用于處理各種難降解的廢水，目前以用于單環(huán)芳香族化合物，多環(huán)芳烴，酚類，氯化烴、氯代化烴、有機(jī)酸、染料、醇類、酮類等多種物質(zhì)的研究，并取得良好的效果。
飲用水處理
我G飲用水水源25%是湖泊水和水庫(kù)水，20世紀(jì)90年代后，水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象日益嚴(yán)重，水華發(fā)生的頻率和嚴(yán)重程度呈迅猛增加趨勢(shì)。所以有必要對(duì)水體污染嚴(yán)重的地區(qū)的應(yīng)用水進(jìn)行超聲波預(yù)處理。超聲波對(duì)藻類均按一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行，具有較好的去除效果，高頻率超聲波能夠加快藻類去處的反應(yīng)速度。
超聲波技術(shù)比光，熱，化學(xué)等方法消毒更直接，可以和消毒劑一起使用，對(duì)自來(lái)水進(jìn)行消毒，而大大減少了消毒劑用量。如大齡搖蚊幼蟲(chóng)對(duì)常規(guī)的消毒劑氯氣、臭氧、雙氧水有很強(qiáng)的抵抗力，南方一些自來(lái)水廠研究發(fā)現(xiàn)超聲波可以有效去除水廠里的搖蚊幼蟲(chóng)。
超聲波在污泥處理中的應(yīng)用
對(duì)污泥脫水性能的影響
超聲波能夠明顯改善污泥絮凝脫水性能，是污泥減量化的重要原因。超聲波是污泥中的流態(tài)介質(zhì)顆粒沉降性提高，同時(shí)改變了污泥的粘性和帶電狀況，破壞了污泥的膠體絮體結(jié)構(gòu)，使污泥粘滯性及顆粒的邊界層效應(yīng)降低，是污泥顆粒的有效碰撞增強(qiáng)，有效降低污泥中的結(jié)合水，從而改善了污泥的過(guò)濾性，是污泥比阻降低，上述作用軍事污泥更易于脫水。
超聲降解技術(shù)對(duì)各類有機(jī)物污水、飲用水、污泥，具有廣泛的適用性，它可以單獨(dú)使用，也可以與其他水處理技術(shù)聯(lián)合使用，只要條件合適，有機(jī)物可以被徹底礦化為二氧化碳和無(wú)機(jī)離子。它是一種環(huán)境友好的水處理技術(shù)，具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。
超聲清洗是功率超聲**大的一個(gè)分支，其機(jī)理研究及設(shè)備開(kāi)發(fā)與清洗工藝研究及應(yīng)用在我G已有近50年的歷史，幾乎是與G外同步進(jìn)行的。現(xiàn)在隨著改革開(kāi)放的深入和G民緊急的飛速發(fā)展，以及科技的不斷進(jìn)步，超聲清洗技術(shù)的研究得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的特點(diǎn)。
一直以來(lái)，聲空化被認(rèn)為是超聲清洗的主要?jiǎng)恿ΓF(xiàn)在發(fā)現(xiàn)用1MHz左右甚**3MHz的高頻進(jìn)行清洗時(shí)，主要機(jī)制不是空化，而是高頻壓力波的沖洗作用。此時(shí)由于頻率太高，聲波在清洗液中很難發(fā)生空話，其清洗原理一般認(rèn)為主要由于聲壓梯度、粒子速度及聲流的作用。
聲空化的單泡理論已有比較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)在許多實(shí)際系統(tǒng)中，空泡不能表現(xiàn)出通過(guò)單泡理論建立的單個(gè)的實(shí)體模型，整個(gè)空化泡數(shù)目影響著空化效應(yīng)以及聲場(chǎng)。故而有提出了空化結(jié)構(gòu)的概念，之處空化泡所受的力。空化結(jié)構(gòu)之的是有一些大小相同，速度各異且自身也在震蕩的空化泡的非均勻集聚所形成的結(jié)構(gòu)。
更多的研究超聲波慶忌的一些磁效應(yīng)溫度是影響超聲清洗質(zhì)量
的一個(gè)重要因素，而空化泡閉合時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部高溫高壓，似的清洗液的溫度不斷升高，溫度升高，空化核增多對(duì)產(chǎn)生空化有利，清洗效果差。
超聲清洗中，清洗劑是必不可少的，清洗的效果，質(zhì)量與清洗劑有很大關(guān)系。在一定濃度范圍內(nèi)，超聲輻照會(huì)引起流體的表面張力降低，雖然其影響程度和試樣溶液的濃度及其物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，但其表面張力都分別在某一濃度上降低到**小。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
超聲清洗過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生空化噪聲，長(zhǎng)期處于這種工作環(huán)境中的工作人員，可能會(huì)引起健康狀況下降，工作能力降低等。
超聲波在防垢方面雖然有一定發(fā)展，但還不進(jìn)完善，而且是應(yīng)用發(fā)展較快，理論發(fā)展比較滯后。如由超聲波和化學(xué)試劑結(jié)合而發(fā)展的聲化學(xué)防垢，其理論需要更進(jìn)一步的發(fā)展，以便指導(dǎo)應(yīng)用。又如何影響放狗效果的個(gè)因素的研究等等。

附錄C  系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖及PCB圖

 
 
 
 
 
 

附錄D  程序清單

#include <reg52.h> //器件配置文件
#include<stdio.h> //標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define Data  P0//數(shù)據(jù)端口
 
sbit on_stop=P1^6;
sbit up=P1^4;
sbit down=P1^5;
sbit menu=P1^3;
sbit RS = P1^0; //Pin4
sbit RW = P1^1; //Pin5
sbit E  = P1^2; //Pin6
 
sbit led_35w=P2^0;
sbit led_60w=P2^1;
 
sbit chaoshengbo=P1^7;
 
uint flag_1s=0;
uint second=0;
uint minute=5;
 
uchar dingshi_time=1;
uchar power_flag=1;
uchar on_off_flag=0;
 
char data TimeNum[]="                ";
char data Test1[]="                  ";
 
uint sudu_time=350;
/******************************************************************/
/*                    函數(shù)聲明                                    */
/******************************************************************/
/******************************************************************/
/*                    微秒延時(shí)函數(shù)                                */
/******************************************************************/
void DelayUs(unsigned char us)//delay us
{
 unsigned char uscnt;
 uscnt=us>>1;        /*12MHz頻率*/
 while(--uscnt);
}
/******************************************************************/
/*                    毫秒函數(shù)聲明                                */
/******************************************************************/
void DelayMs(unsigned char ms)
{
 while(--ms)
   {
     DelayUs(250);
     DelayUs(250);
 DelayUs(250);
 DelayUs(250);
   }
}
/******************************************************************/
/*                   寫(xiě)入命令函數(shù)                                 */
/******************************************************************/
void WriteCommand(unsigned char c)
{
 DelayMs(5);//操作前短暫延時(shí)，保證信號(hào)穩(wěn)定
 E=0;
 RS=0;
 RW=0;
 _nop_();
 E=1;
 Data=c;
 E=0;
}
/******************************************************************/
/*                   寫(xiě)入數(shù)據(jù)函數(shù)                                 */
/******************************************************************/
void WriteData(unsigned char c)
{
 DelayMs(5);  //操作前短暫延時(shí)，保證信號(hào)穩(wěn)定
 E=0;
 RS=1;
 RW=0;
 _nop_();
 E=1;
 Data=c;
 E=0;
 RS=0;
}
/******************************************************************/
/*                   寫(xiě)入字節(jié)函數(shù)                                 */
/******************************************************************/
void ShowChar(unsigned char pos,unsigned char c)
{
 unsigned char p;
 if (pos>=0x10)
    p=pos+0xb0; //是第二行則命令代碼高4位為0xc#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
 else
    p=pos+0x80; //是第二行則命令代碼高4位為0x8
 WriteCommand (p);//寫(xiě)命令
 WriteData (c);   //寫(xiě)數(shù)據(jù)
}
/******************************************************************/
/*                   寫(xiě)入字符串函數(shù)                               */
/******************************************************************/
void ShowString (unsigned char line,char *ptr)
{
 unsigned char l,i;
 l=line<<4;
 for (i=0;i<16;i++)
  ShowChar (l++,*(ptr+i));//循環(huán)顯示16個(gè)字符
}
/******************************************************************/
/*                   初始化函數(shù)                                   */
/******************************************************************/
void InitLcd()
{
 DelayMs(15);
 WriteCommand(0x38); //display mode
 WriteCommand(0x38); //display mode
 WriteCommand(0x38); //display mode
 WriteCommand(0x06); //顯示光標(biāo)移動(dòng)位置
 WriteCommand(0x0c); //顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置
 WriteCommand(0x01); //顯示清屏
}
/******************************************************************/
/*                    延時(shí)函數(shù)                                    */
/******************************************************************/
void Delay(unsigned int i)//延時(shí)
{
 while(--i);
}
/******************按鍵消抖**************************/
void xiaodou()
{
Delay(5000);
Delay(5000);
Delay(5000);
Delay(5000);
Delay(5000);
Delay(5000);
Delay(5000);
Delay(5000);
Delay(5000);
}
/******************定時(shí)模式case**************************/
void dingshi_time_cases()
{
switch(dingshi_time)
{
case 1:
sprintf(TimeNum,"1 minute        ");//打印輸出第二行信息
ShowString(1,TimeNum);
minute=1;second=0;
break;
case 2:
sprintf(TimeNum,"2 minutes       ");//打印輸出第二行信息
ShowString(1,TimeNum);
minute=2;second=0;
break;
case 3:
sprintf(TimeNum,"5 minutes       ");//打印輸出第二行信息
ShowString(1,TimeNum);
minute=5;second=0;
break;
case 4:
sprintf(TimeNum,"10 minutes      ");//打印輸出第二行信息
ShowString(1,TimeNum);
minute=10;second=0;
break;
}
}
/******************功率模式case**************************/
void power_cases()
{
switch(power_flag)
{
case 1:
sprintf(TimeNum,"35 W            ");//打印輸出第二行信息
ShowString(1,TimeNum);
break;
case 2:
sprintf(TimeNum,"60 W            ");//打印輸出第二行信息
ShowString(1,TimeNum);
break;
}
}
/*********************************************************/
void  main(  void  )
{
uchar menu_flag=0;
 
TMOD=0x12;
EA=1;
TR1=1;
TR0=1;
ET0=1;
TH0=0xED;
TL0=0xED;
//ET1=1;
TH1=0x4C;
TL1=0x00;
InitLcd();         //初始化LCD
DelayMs(15);       //延時(shí)保證液晶信號(hào)穩(wěn)定 
 
sprintf(Test1,"Welcome!        "); //打印輸出**行信息
ShowString(0,Test1);
sprintf(TimeNum,"Please set up!  ");//打印輸出第二行信息
ShowString(1,TimeNum);
 
while(1)
{
if(on_off_flag==0)
{
if(menu==0)
{
while(1)
{
if(menu==0)
{
xiaodou();
menu_flag++;
if(menu_flag==1)
{
sprintf(Test1,"ding shi time:  "); //打印輸出**行信息
ShowString(0,Test1);
dingshi_time_cases();
}
if(menu_flag==2)
{
sprintf(Test1,"Select power:   "); //打印輸出**行信息
ShowString(0,Test1);
power_cases();
}
if(menu_flag==3)
{
menu_flag=0;
sprintf(Test1,"Press the button"); //打印輸出**行信息
ShowString(0,Test1);
sprintf(Test1,"to start!       "); //打印輸出**行信息
ShowString(1,Test1);
break;
}
}
if(up==0)
{
xiaodou();
if(menu_flag==1)
{
dingshi_time++;
if(dingshi_time==5)
{
dingshi_time=4;
}
dingshi_time_cases();
}
if(menu_flag==2)
{
power_flag++;
if(power_flag==3)
{#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
power_flag=2;
}
power_cases();
}
}
if(down==0)
{
xiaodou();
if(menu_flag==1)
{
dingshi_time--;
if(dingshi_time==0)
{
dingshi_time=1;
}
dingshi_time_cases();
}
if(menu_flag==2)
{
power_flag--;
if(power_flag==0)
{
power_flag=1;
}
power_cases();
}
}
}
}
}
if(on_stop==0)
{
xiaodou();
on_off_flag++;
if(on_off_flag==1)
{
ET1=1;
if(power_flag==1)
{
sprintf(TimeNum,"Power:35 W      ");//打印輸出**行信息
ShowString(0,TimeNum);
led_35w=0;
led_60w=1;
}
if(power_flag==2)
{
sprintf(TimeNum,"Power:60 W      ");//打印輸出**行信息
ShowString(0,TimeNum);
led_35w=1;
led_60w=0;
}
if(second<10)
sprintf(Test1,"%d%c%c%d%s",minute,':','0',second,"            "); //打印輸出第二行信息
else
sprintf(Test1,"%d%c%d%s",minute,':',second,"            "); //打印輸出第二行信息
ShowString(1,Test1);
}
if(on_off_flag==2)
{
on_off_flag=0;
led_35w=1;
led_60w=1;
sprintf(TimeNum,"Stop!           ");//打印輸出第二行信息
ShowString(0,TimeNum);
sprintf(TimeNum,"Stop!           ");//打印輸出第二行信息
ShowString(1,TimeNum);
ET1=0;
}
}
}
}
//-------------------------------------------------
void time_50ms() interrupt 3
{
TH1=0x4C;
TL1=0x00;
flag_1s++;
if(flag_1s==200)
{
flag_1s=0;
//second=second-10;
if(second<=0)
{
if(minute!=0)
{
second=60;
minute--;
}
else
{
second=0;
}
}
if(second!=0)
second=second-10;
if(second<10)
sprintf(Test1,"%d%c%c%d%s",minute,':','0',second,"            "); //打印輸出第二行信息
else
sprintf(Test1,"%d%c%d%s",minute,':',second,"            "); //打印輸出第二行信息
ShowString(1,Test1);
if((minute==0)&&(second==0))
{
ET1=0;
sprintf(Test1,"Set up again    "); //打印輸出**行信息
ShowString(0,Test1);
sprintf(Test1,"Or stop!        ");//打印輸出第二行信息
ShowString(1,Test1);
}
}
}
//-------------------------------------------------
void time_25kHz() interrupt 1
{
chaoshengbo=~chaoshengbo;
}
//-------------------------------------------------        
 
 

附錄E  元器件清單

Comment	Designator	Footprint	Quantity
	C1, C2, C3, C4, C5	RAD-0.3	5
Cap	C6, C7, C8, C9, C11, C12, C13	CAPR5-4X5	7
Cap Pol2	C10	CAPR5-4X5	1
	D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, D11, D12	SOT-23	12
LED2	D13, D14	3.2X1.6X1.1	2
D Connector 9	J1	DSUB1.385-2H9	1
Inductor	L1	0402-A	1
1602液晶	P1	HDR1X16H	1
Header 9	P2	HDR1X9	1
MOSFET-N4	Q1	SOT-343	1
NPN	Q2, Q4	TO-226	2
	Q3	SOT-343	1
Res2	R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8	AXIAL-0.4	8
es Tap	R9	VR3	1
	R10, R11, R12, R13, R14, R15	AXIAL-0.3	6
Res2	R16	AXIAL-0.3	1
SW-PB	S1, S2, S3, S4	KEY	4
	T1, T3	TRF_4	2
Trans3	T2	TRF_6	1
80C52	U1	DIP40	1
MAX232	U2	DIP-16	1
11.0592M	Y1	XTAL1	1
	換能器1	PIN2	1

 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
 
附錄F  系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)物圖