基于單片機和虛擬儀器技術的超聲探測儀的設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 層和進行材質判定。四、聲阻法聲阻法是利用被測物件的振動特性，即被測物對探頭所呈現的機械阻抗的變化來進行檢測的一種無損檢測法。它多用于檢測物體表面的成層情況，例如用來檢查基體材料上附粘的膜片是否粘接上等。它的工作頻率范圍一般都較低（如幾千赫茲）。用這種方法工作時，把探頭和被測件直接接觸，使被測件和探頭結合在一起構成一個共振體，探頭一方面是振動源，同時也是檢測部件，當被測件的有效厚度不同時（例如，若膜片未粘上，則有效厚度僅為膜片的厚度，若已完好的粘接上，則有效厚度包括膜片和基體材料的厚度），該共振體頻率特性就不同，從而可根據其頻率特性來判定膜片在某個小區域的粘接情況。 系統結構。該系統以AT89C52單片機為核心控制器件，主要由主機控制、發射電路、信號調理電路、探頭、上位機顯示等部分組成。數據采集由AT89C82單片機結合LabVIEW串口通訊函數完成,然后結LabVIEW應用軟件進行探傷系統的面板設計和部分功能的設計，對數據進行運算、分析和處理，對測試結果進行顯示。 LabVIEW開發環境 LabVIEW簡介LabVIEW是美國國家儀器（National Instruments，NI）公司開發的一種圖形化編程語言（通常稱為G語言），它的全稱是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，即實驗室虛擬儀器集成環境。LabVIEW并不像一般傳統的文本編程語言，它基本上不用寫程序代碼，而是用圖標、連線構成程序框圖，類似于一個搭積木的過程。這種易于識別的LabVIEW圖形符號，使得使用者不必像學習其他語言一樣，花費過多的時間去了解編程語法等基礎知識，因而即使只有很少編程經驗的人也能很快學會LabVIEW的基本操作。LabVIEW中術語、圖標和概念都是工程師們所熟知的，因此被工程師看作為標準的工業開發環境。它不僅具有圖形化編程方式專有的靈活性和直觀性，它還專門為測試、測量與自動化控制應用設計進行了方便的配置，因此被廣泛應用于數據采集、儀器控制、測量分析與數據顯示等等領域。LabVIEW和虛擬儀器有著緊密的聯系，虛擬儀器技術是基于計算機的儀器及測量技術。與傳統的儀器技術不同，虛擬儀器技術是指在包含數據采集設備的通用的計算機平臺上，根據需求可以高效率的構建形形色色的測量系統。在LabVIEW中開發的程序也被稱為虛擬儀器，所有的虛擬儀器都包括了前面板和程序框圖兩部分。LabVIEW代碼直觀，簡單易用，但在功能完整性和應用靈活性上不亞于任何一種高級語言。它同樣定義了數據類型、結構類型和模塊調用規則等一般編程語言的基本要素，使用者完全可以用它來設計專業的、功能強大的程序。LabVIEW不僅提供了遵從GPIB、VXI、RS232和RS485協議的硬件及數據采集卡通信的全部功能，還內置了支持TCP\IP、ActivX等軟件標準的庫函數。利用它結合NI公司的其他硬件，用戶可以很方便地建立自己的虛擬儀器。LabVIEW軟件可以廣泛應用于各種臺式、移動、工業級計算機和嵌入式系統中，以其強大的圖形化編程界面為工程師和科學家提供直觀的編程語言。虛擬儀器可以應用了多種領域，是因為他可以與多種物理控制和采集單元連接，于此同時虛擬儀器必須應用到計算機的控制，用于虛擬儀器的軟件也是虛擬儀器設計的關鍵。LabVIEW是面向設計、控制與測試的LabVIEW圖形化開發平臺，被廣泛應用于嵌入式設計與原型構造、工業監控、自動化測試測量、濾波器設計/DSP、高級控制、HMI/SCADA、數據記錄與NVH通信測試系統、原型構造、工業控制（PID）機器視覺與運動等領域。LabVIEW可以在計算機/硬件終端使用例如臺式機、工控機、移動設備和嵌入式設備。 LabVIEW特點LabVIEW平臺的特點可歸結為以下幾個方面：基于圖形化的編程方式，其編程十分簡潔方便，是真正的工程師的語言；提供豐富的數據采集、分析及存儲的庫函數；提供傳統的程序調試手段，如單步執行、設置斷點，同時提供設置探針、顯示數據流動畫等獨具特色的調試方法；繼承傳統編程語言結構化和模塊化的優點，這對于建立復雜應用和代碼的可重用性來說是至關重要的；囊括了PCI, GPIB, PXI, VXI, RS232/485, USB等各種儀器通信總線標準的所有功能函數，使不懂總線標準的開發者也能驅動不同總線標準接口設備與儀器；提供大量與外部代碼或軟件進行鏈接的機制，諸如DLL(動態鏈接庫)、DDE(共享庫)、ActiveX等；具有強大的Internet功能，支持常用的網絡協議，方便網絡、遠程測量儀器的開發。第3章 基于單片機的超聲波探傷儀的設計 AT89C52單片機AT89C52是美國ATMEL公司生產的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，片內含8KB的可反復檫寫的程序存儲器和256bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS51指令系統，片內配置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可靈活應用于各種控制領域。單片機正常工作時，都需要有一個時鐘電路，和一個復位電路。本設計中選擇了內部時鐘方式和按鍵電平復位電路，來構成單片機的最小電路。EA端接+5v電源選中內部存儲器。： 單片機單元電路 計算機工作時，是在統一的時鐘脈沖控制下一拍一拍的進行的，這個脈沖是由單片機控制器中的時序電路發出的。單片機的時序就是CPU在執行指令時所需控制信號的時間順序。為了保證各部件間的同步工作。單片機內部電路就在惟一的時鐘信號控制下嚴格的按時序進行工作。要給單片機提供時序要有相關的硬件電路，即振蕩器和時鐘電路。因此選擇了內部時鐘方式。利用芯片內部的振蕩器，然后在引腳XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷諧振器，就構成了穩定的自激振蕩器，外接晶振時，C17和C16值通常選擇為30PF左右。C17，C16對頻率有微調作用?！?2MHZ之間選擇。在實際連接中，為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩定。可靠地工作，振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近。 復位電路，是按鍵電平復位電路，相當于按復位鍵后復位端通過電阻與電源接通。復位是單片機的初始化操作。單片機在啟動運行時，都需要先復位，其作用是使CPU和系統中其他部件都處于一個確定的初始狀態，并從這個狀態開始工作。因而，復位是一個很重要的操作方式。但單片機本身是不能自動進行復位的，必須配合相應的外部電路來實現。超聲波的發射電路是脈沖回波法超聲探傷儀的關鍵部分，對于超聲探傷系統的性能具有很大的影響。發射電路通常有調諧式和非調諧式兩種。調諧式電路中有調諧線圈，諧振頻率由調諧電路的電感、電容決定，發出的超聲脈沖頻帶較窄。非調諧式電路發射一尖峰脈沖，脈沖的頻帶較寬，可以適應不同頻帶范圍