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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

超声波清洗始于20世纪50年代初，随着技术的进步应用日益扩大。目前已广泛地用于电子电器工业、清洗半导体器件、电子管零件、印刷电路、继电器、开关和滤波器等；机械工业中用于清洗齿轮、轴承、油泵油嘴偶件、燃油过滤器、阀门及其他机械零件，大如发动机及导弹部件，小如手表零件；再如光学和医疗器械方面用于清洗各种透镜、眼镜及框、医用玻璃器皿、针管和手术器具等。

此次设计的超声波清洗机主要应用于对各种透镜、眼镜及框、医用玻璃器皿、针管和手术器具等器件进行清洗，本设计以单片机为核心器件，可以通过按键对清洗时间进行设定,通过led数码管进行倒计时显示。该产品是一种机电产品，通过超声波换能器将超声频电振荡转变成机械振动，在液体中产生超声波振动进行清洗。利用超声波可以穿透固体物质而使整个清洗介质振动并产生空化气泡，该清洗方式对任何生活用具不存在清洗不到的死角，且清洗洁净度非常高。本系统运行可靠，实用性强，具有一定的使用价值和意义。

国内外研究现状

近10年来，超声波清洗设备正在朝两个方面发展。其一是，各种类型的多缸或传动链式或升降式超声清洗生产线相继面市；其二是，低频超声波清洗机向高频超声波清洗机的发展。在美国、日本、欧洲以及亚太市场上，多缸式超声波清洗设备总量已呈明显上升之势，高达总量的50％，而多工位半自动、全自动传动链式或升降式超声波清洗线体设备也已上升到总量的40％以上。

我国超声波清洗技术的应用已经取得了较好的成效。一是机械零部件在电镀前后的清洗或喷涂前的清洗，拆修零部件的清洗，要求高清洗度，如油泵油嘴偶件、轴承、制动器、燃油过滤器、阀门的清洗。二是印制电路板、硅片、晶片、元器件壳、座、铁路系统用的信号控制继电器、元器件、连接件、显像管以及电真空器件等的清洗。三是眼镜、显微镜、望远镜、瞄准具等光学系统及取样玻璃片的清洗。四是医用器具、食品、制药、生化等试验中所用各种瓶罐的清洗。五是喷丝头、精密模具、精密橡胶件、珠宝工艺品等的清洗。我国现有各类超声波清洗设备制造企业近40家，但其分布主要集中在东南沿海地区。据统计资料，沿海地区的厂家占全国总数的85％，可见经济发达地区对超声波清洗技术的应用不但在先，而且广泛，普及程度高，同时，这又证明超声波清洗技术在中西部地区推广普及的前景十分广阔。就产品水平而言，当代产品与20世纪70—80年代的产品相比，技术进步也十分明显。

2. 研究的基本内容

首先是超声波发生器，超声波换能器，超声波放大器的电路设计以及清洗槽的设计。超声波发生器也称为超声频发生器、超声电源，其作用是将工频交流电转变为有一定功率输出的超声频电振荡，以提供工具端面往复振动和去除被加工材料的能量。换能器作用是将高频电振荡转换成机械振动，它是将电功率转化成机械功率的关键部件。超声波放大器的作用是将振荡信号放大至所需电平。放大部分可以是单级的，也可以是多级的，主要看输出功率的需要。在超声清洗过程中，主要的清洗工作都在超声清洗槽中完成。清洗槽是一种容器，内盛清洗液和被清洗工件。一般被清洗工件不是直接放置清洗槽中，而是盛在专用的网孔框中，或者挂在专用支架上悬于清洗液中，以避免直接压在清洗槽底上。

接着是pcb板的制作。首先在软件上做好电路图，然后进行仿真。仿真成功之后，进行pcb板的制作。还有就是显示与键盘电路的设计。显示器是一个典型的输出设备，而且其应用是极为广泛的，几乎所有的电子产品都要使用显示器，其差别仅在于显示器的结构类型不同而已。最简单最直观的显示器可以使用led发光二极管，而比较完整的显示器就是lcd液晶屏。本课题使用lcd液晶屏。在外围的键盘控制电路中，设置了四个独立按键，第一个键启动超声波发射，开始机器；当按下第二个键时，停止发射超声波，即停止机器；第三个键为报警开关，当清洗过快时，蜂鸣器电路发出警告，此时按下按键，即可停止报警。最后是程序编写。程序用来控制机器的启动，停止，以及运行时间的设置以及在液晶屏上的显示。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案： 通过keil uvision5平台进行对单片机的程序编写及调试，电路设计部分在altium designer进行绘制，以及pcb的制作。

本次设计选定以51系列单片机为控制核心的stc89c52单片机来进行控制。

由于tl494价格便宜而且性能优越，设计采用由开关稳压块tl494构成的振荡器。

4. 参考文献

【1】田良等.综合电子设计与实践.南京:东南大学出版社，2002.3

【2】李哲英等.实用电子电路设计.北京:电子工业出版社，1997.1

【3】康华光.电子技术基础数字部分.北京:高等教育出版社.2000.7