摘 要:超声波技术因具有热效应、化学效应、机械效应、空化作用等特点，同时具有安全环保，节能高效等优点，被广泛的应用于生物处理领域。

本设计的主要内容为：(1).通过超声波生物系统上位机的设计与实现，实现下位机实时数据采集、传感等各项功能并确保上、下位机之间实现快速可靠的通信，从而完成第一部分上，下位机功能的实现。并从下位机和上位机两个方面对生物处理装置设计进行了研究。下位机部分主要设计了浓度温度信号采集电路、滤波放大电路和串口高低电平转换电路等，实现了浓度温度信号的采集、信号的滤波放大、模数转换、接收与发送和串口电平转换等功能；而浓度温度采集是通过模拟量的方式输入的。上位机部分以LabVIEW为设计平台根据实验要求设计了程序前面板和程序框图，实现了上下位机的通信、波形显示、结果数据的存储和最优工作方式的锁定等功能。(2).采用傅里叶级数分解和椭圆滤波技术实现了从方波信号到正弦信号的转换，同时改进了串联匹配电路和匹配电感切换电路，实现匹配电感的同步切换。模式和功率功能部分，将二极管与门电路与Buck斩波调功电路相结合实现了其组合控制。最后完成了总体的硬件电路和软件设计并对主电路进行了Proteus仿真。(3). 从下位机和上位机两个方面对生物处理装置设计进行了研究。其中，下位机部分主要完成了浓度温度信号的采集、信号的滤波放大、模数转换、接收与发送和串口电平转换等功能。(4). 根据理论分析和方案设计，对该控制系统的部分电路进行了模拟仿真，得出了自动控制超声波频率与处理液溶度相匹配的实验结果。

模拟仿真表明，本文完成了超声波执行模块的设计、浓度信号的采集、上下位机通信和仿真结果显示等功能，该控制系统具有很大的可行性。而本论文研究对于提升超声。

关键词：超声波；生物处理；自动控制系统；ATmega16

目录

摘要

abstract

第1章 绪论-1

1.1 本课题研究的背景和意义-1

1.2 超声波及超声波生物处理的现状-1

1.2.1 超声波的应用现状-2

1.2.2 超声波生物处理技术-2

1.2.3 国内外现状-2

1.3 本课题的主要研究内容简介-3

第2章 总体设计思路-5

2.1 总体设计结构框图-5

2.2 超声波电源实现方案分析-6

2.2.1 主控芯片的选取-6

2.2.2 频率、模式和功率功能模块实现方案-7

2.3 生物处理装置实现方案分析-8

2.3.1 浓度温度功能模块实现方案-8

2.3.2 上位机数据处理实现方案-8

2.4 总体设计思路-9

2.4.1 硬件平台设计-9

2.4.2 软件平台设计-9

第3章 上位机的设计与实现-11

3.1 上位机系统结构-11

3.1.1 通信软件设计-11

3.1.2 实时曲线绘制-13

3.1.3数据保存及数据库访问-13

3.2 上位机系统的实现-14

第4章 超声波发生器和系统执行模块-17

4.1 超声波发生器-17

4.1.1 超声发生器的发展及发展趋势-17

4.1.2 超声波趋势-18

4.1.3 控制方案现状-18

4.1.4 超声波发生器具体工作原理-19

4.2 系统执行模块设计-20

4.2.1 超声执行模块结构及硬件设计-20

4.2.2 软件实现-23

第5章 实验结果与分析-25

 5.1 超声波发生器的波形及分析-25

5.1.1 模式工作方式波形及分析-25

5.1.2 超声波振子驱动波形及分析-26

5.2 基于LabVIEW的上位机生物处理结果显示及分析-26

第6章 结论与展望-29

参考文献-31

致  谢-33