超声波类在职开题报告范文 与基于EG01超声波搅拌器系统相关毕业论文格式范文

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基于EG01超声波搅拌器系统

一、前言

搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮,是搅拌反应器的关键部位.其功能是提供过程所需要的能量和适宜的流动状态.搅拌器在旋转时把机械能传递给流体,在搅拌器附近形成高湍动的充分混合区.并产生一股高速射流推动液体在搅拌容器内循环流动.这种循环流动的途径称为流型.是我们日常生活中经常见到的,应用的行业非常广泛.其中以家用类和化工类居多,如:打蛋器、食品搅拌机、面膜搅拌器、混凝土搅拌、脱硫搅拌、沼气发酵罐等等.随着各种传感器的发展,将传感器与各种机器相结合,实现一定程度的自动化,已经成为了当今发展的大趋势.在工业方面,超声波的典型应用是对金属的无损探伤和超声波测厚两种.过去,许多技术因为无法探测到物体组织内部而受到阻碍,超声波传感技术的出现改变了这种状况.当然更多的超声波传感器是固定地安装在不同的装置上,“悄无声息”地探测人们所需要的信号.

二、智能搅拌器的单片机控制设计

2.1 总体设计分析

智能搅拌系统是一含有人机交互的输入输出功能和机械控制功能的超声波搅拌器系统,她的总体设计是单片机控制超声波模块发出和接收超声波,单片机根据发送和接收的时间间隔来计算出物体的距离,并将计算值传递给数码管模块和直流电机模块.数码管经过数字处理后,将距离值显示在数码管上,从而完成距离检测功能.当用户选择智能模式后,单片机会对超声波模块返回的距离值进行处理并判断是否需要驱动电机转动,从而实现智能控制搅拌器的功能.当用户选择手动模式后,用户可手动控制搅拌器何时开始工作,何时停止工作.同时系统还兼具功能维护,超声波测距等功能.

2.2 超声波模块分析

Hc-sr04 超声波传感器主要技术参数:

使用电压:DC5V;静态电流:小于2mA;电平输出:高5V;电平输出:底0V;感应角度:不大于15 度;探测距离:50px-11250px,高精度可达5px;接线方式端口:VCC(电源)、trig(控制端)、echo(接收端)、GND(地).

超声波传感器工作原理:①采用I/O 触发测距,给至少10us 的高电平信号; ②模块自动发送8 个40kHZ 的方波,自动检测是否有信号返回;③有信号返回,通过I/O 输出一高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间.

测试距离等于( 高电平时间* 声速(340M/S))/2.

2.3 电机驱动电路设计

考虑到电机的输出功率,本次设计使用L293D 直流电机.直流电机的优势在于体积小、质量轻、具有较大的转动力矩、结构简单、运行稳定等.L293D 直流电机内部自带的双桥型H 逻辑电路能够实现转动方向和行驶速度的控制.具体来看,电机的运行需要三个控制信号,一个为能量控制信号,另外两个是转动方向控制信号,方向控制信号输出一致时电机正转,输出不一致时,电极反转.能量控制信号的调节通过占空比实现,占空比为电极接通和断开的时间之比,转速的控制主要是直流电机平均电压的大小控制.

2.4 数码管模块分析

考虑到系统的负载和功耗,本系统采用0.36 英寸红色高亮四位共阳数码管3461 .可工作在温度-20 摄氏度和70摄氏度之间,可以在很广泛的温度环境下工作.发光强度100mcd,可以较清楚的显示距离信息.能在低电压、小电流条件下驱动发光.发光响应时间极短(<0.1s), 高频特性好,单色性亮度高,体积小,重量轻,抗冲击性能好. 固态封装,封装方式为灌胶型性高.寿命长,使用寿命在5 万小时以上,可连续扫描驱动各字节,良好的显示效果、见角宽.当工作温度高于25”C 时,Ifm,ifp 和ld 必须降低; 电流降低率是-036mA/*C( 直流驱动),或-0.86mA/C( 脉冲驱动) 功耗率是-0.75mWfC.产品的工作电流不能大于对应工作温度条件Ifm 或Ifp 的60%.3461 数码管共有12 个I/O 口,4 个位选端口,8 个段选端口.给位选端口输出高电平可以控制数码管的显示,给8 个段选端口输出相应的高低电平,可以控制数码管的显示内容.本系统利用EG01 单片机时钟系统,每隔500ms 利用超声波模块测试的距离值刷新一次数码管,这样既可清楚的显示出超声波测试出的距离值,又可以利用延迟有效去除因为数码管电平抖动带来的数码管鬼影效应.

2.5 系统软件设计分析

智能搅拌器的软件系统使用verilog 语言进行编码,单片机的编程、仿真和生成执行文件是在Vivado 软件中进行的,这其中,顶层模块作为导向和决策的主要控制者,对于智能搅拌器功能的实现至关重要,各项子模块主要是执行和控制各个模块的运转.考虑到经济性原则,智能搅拌器控制使用相对低廉的单片机作为控制核心.经过系统整个设计和各个模块设计,并完成代码的编译仿真,实现了智能、手动、测试功能于一体的智能搅拌器的控制设计.结果表明,上述设计方案具有较高的系统稳定性和控制精准度.

结语:智能搅拌器设计是一个集多模块功能分析及集成的设计过程,本文的研究在智能家居行业具有一定的价值,随着人们对自动化设备需求的不断增长,类似智能搅拌器这类的智能设备可以为生活中传统的手动和半自动化家居产品提供一下借鉴内容,这是一项值得推广的设计思路与方案.

超声波论文范文结:

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