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摘 要:超聲波技術因具有熱效應、化學效應、機械效應、空化作用等特點，同時具有安全環(huán)保，節(jié)能高效等優(yōu)點，被廣泛的應用于生物處理領域。 本設計的主要內(nèi)容為：(1).通過超聲波生物系統(tǒng)上位機的設計與實現(xiàn)，實現(xiàn)下位機實時數(shù)據(jù)采集、傳感等各項功能并確保上、下位機之間實現(xiàn)快速可靠的通信，從而完成第一部分上，下位機功能的實現(xiàn)。并從下位機和上位機兩個方面對生物處理裝置設計進行了研究。下位機部分主要設計了濃度溫度信號采集電路、濾波放大電路和串口高低電平轉換電路等，實現(xiàn)了濃度溫度信號的采集、信號的濾波放大、模數(shù)轉換、接收與發(fā)送和串口電平轉換等功能；而濃度溫度采集是通過模擬量的方式輸入的。上位機部分以LabVIEW為設計平臺根據(jù)實驗要求設計了程序前面板和程序框圖，實現(xiàn)了上下位機的通信、波形顯示、結果數(shù)據(jù)的存儲和最優(yōu)工作方式的鎖定等功能。(2).采用傅里葉級數(shù)分解和橢圓濾波技術實現(xiàn)了從方波信號到正弦信號的轉換，同時改進了串聯(lián)匹配電路和匹配電感切換電路，實現(xiàn)匹配電感的同步切換。模式和功率功能部分，將二極管與門電路與Buck斬波調(diào)功電路相結合實現(xiàn)了其組合控制。最后完成了總體的硬件電路和軟件設計并對主電路進行了Proteus仿真。(3). 從下位機和上位機兩個方面對生物處理裝置設計進行了研究。其中，下位機部分主要完成了濃度溫度信號的采集、信號的濾波放大、模數(shù)轉換、接收與發(fā)送和串口電平轉換等功能。(4). 根據(jù)理論分析和方案設計，對該控制系統(tǒng)的部分電路進行了模擬仿真，得出了自動控制超聲波頻率與處理液溶度相匹配的實驗結果。 模擬仿真表明，本文完成了超聲波執(zhí)行模塊的設計、濃度信號的采集、上下位機通信和仿真結果顯示等功能，該控制系統(tǒng)具有很大的可行性。而本論文研究對于提升超聲。 關鍵詞：超聲波；生物處理；自動控制系統(tǒng)；ATmega16
目錄 摘要 abstract 第1章 緒論-1 1.1 本課題研究的背景和意義-1 1.2 超聲波及超聲波生物處理的現(xiàn)狀-1 1.2.1 超聲波的應用現(xiàn)狀-2 1.2.2 超聲波生物處理技術-2 1.2.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀-2 1.3 本課題的主要研究內(nèi)容簡介-3 第2章 總體設計思路-5 2.1 總體設計結構框圖-5 2.2 超聲波電源實現(xiàn)方案分析-6 2.2.1 主控芯片的選取-6 2.2.2 頻率、模式和功率功能模塊實現(xiàn)方案-7 2.3 生物處理裝置實現(xiàn)方案分析-8 2.3.1 濃度溫度功能模塊實現(xiàn)方案-8 2.3.2 上位機數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)方案-8 2.4 總體設計思路-9 2.4.1 硬件平臺設計-9 2.4.2 軟件平臺設計-9 第3章 上位機的設計與實現(xiàn)-11 3.1 上位機系統(tǒng)結構-11 3.1.1 通信軟件設計-11 3.1.2 實時曲線繪制-13 3.1.3數(shù)據(jù)保存及數(shù)據(jù)庫訪問-13 3.2 上位機系統(tǒng)的實現(xiàn)-14 第4章 超聲波發(fā)生器和系統(tǒng)執(zhí)行模塊-17 4.1 超聲波發(fā)生器-17 4.1.1 超聲發(fā)生器的發(fā)展及發(fā)展趨勢-17 4.1.2 超聲波趨勢-18 4.1.3 控制方案現(xiàn)狀-18 4.1.4 超聲波發(fā)生器具體工作原理-19 4.2 系統(tǒng)執(zhí)行模塊設計-20 4.2.1 超聲執(zhí)行模塊結構及硬件設計-20 4.2.2 軟件實現(xiàn)-23 第5章 實驗結果與分析-25 5.1 超聲波發(fā)生器的波形及分析-25 5.1.1 模式工作方式波形及分析-25 5.1.2 超聲波振子驅動波形及分析-26 5.2 基于LabVIEW的上位機生物處理結果顯示及分析-26 第6章 結論與展望-29 參考文獻-31 致 謝-33 |
