傳感器課程設(shè)計--超聲波測液位

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1、東北石油大學(xué)課程設(shè)計課程傳感器課程設(shè)計題目超聲波測液位電路設(shè)計院系專業(yè)班級學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師2013年7月16日任務(wù)書課程傳感器課程設(shè)計題目超聲波測液位電路設(shè)計專業(yè)姓名學(xué)號主要內(nèi)容：本文主要是針對類似油罐等封閉式液體的液位的測量，采用超聲波作為主要手段。此次設(shè)計采用反射波方式,超聲波測距儀硬件電路的設(shè)計主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分。單片機(jī)采用AT89C51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。顯示電路采用簡單實(shí)用的LED數(shù)碼管?；疽螅?、

2、通過傳感器原理及相關(guān)電路知道設(shè)計超聲波測液位電路。2、設(shè)計電路，并用相關(guān)的軟硬件測出液位。3、掌握相關(guān)的傳感器原理及應(yīng)用。主要參考資料：[1]胡平．超聲波測距儀的研制[J].計算機(jī)與現(xiàn)代化．2003，10．[2]時德剛，劉嘩．超聲波測距的研制[J]．計算機(jī)測量與控制．2002，10．[3]華兵．MCS-51單片機(jī)原理應(yīng)用[M]．武漢：武漢華中科技大學(xué)出版社．2002，5．[4]李華．MCU-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M]．北京：北京航天大學(xué)出版社．1993．[5]郁有文．傳感器原理及工程應(yīng)用[M]．西安:西安電子科技大學(xué)出版社

3、．2000．完成期限2013.7.13—2013.7.16指導(dǎo)教師專業(yè)負(fù)責(zé)人2013年7月16日傳感器課程設(shè)計摘要超聲波液位測量是一種非接觸式的測量方式,它是利用超聲波在同種介質(zhì)中傳播速度相對恒定以及碰到障礙物能反射的原理研制而成的。與其它方法相比(如電磁的或光學(xué)的方法),它不受光線、被測對象顏色的影響，對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力。因此，研究超聲波在高精度測距系統(tǒng)中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本設(shè)計基于單片機(jī)的超聲波液位測量系統(tǒng)主要由硬件與軟件兩部分組成，硬件是基于AT89C51

4、芯片為核心的超聲波液位測量，采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制及數(shù)據(jù)處理，給出了超聲波發(fā)射和接收電路，通過盲區(qū)的消除以及環(huán)境溫度的采樣，提高了測距的精確度。利用超聲波傳輸中距離與時間的關(guān)系，設(shè)計出了能精確測量兩點(diǎn)間距離的超聲波液位檢測系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有易控制、工作可靠、測量精度高的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)時檢測液位。并有超聲波處理模塊CX20106A、CD4069組成的超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、單片機(jī)復(fù)位電路、LED顯示電路、報警電路等。軟件部分由主程序、預(yù)置子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序組成。各探頭的信號經(jīng)單片機(jī)綜合分析處理。

5、最后通過實(shí)物的調(diào)試，各項(xiàng)參數(shù)及功能符合設(shè)計要求，能達(dá)到預(yù)期的目的。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；超聲波；溫度控制；高精度測距傳感器課程設(shè)計目錄一、設(shè)計要求11、超聲波傳感器的功能與用途12、課題研究的背景及意義13、國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀1二、方案設(shè)計21、方案說明22、方案比較及論證3三、傳感器工作原理41、超聲波傳感器的性能指標(biāo)42、超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)4四、電路的工作原理6五、單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇81、單元電路設(shè)計82、參數(shù)計算123、器件選擇12六、總結(jié)15參考文獻(xiàn)16傳感器課程設(shè)計超聲波測液位電路設(shè)計一、設(shè)計要求1、超聲波傳感器

6、的功能與用途本設(shè)計中采用反射式的方式，超聲波傳感器發(fā)射超聲波，遇到液面后超聲波被反射回來，超聲波接收探頭接收超聲波。其間通過單片機(jī)的控制，I/O口輸出控制信號從NE555振蕩器輸入到CD4069驅(qū)動電路驅(qū)動超聲波發(fā)射電路，超聲波發(fā)生電路產(chǎn)生40KHz的調(diào)制脈沖，經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換為超聲波信號向前方空間發(fā)射。經(jīng)過液面反射后超聲波接收探頭將接收到的超聲波送到單片機(jī)進(jìn)行處理。輸出由LED數(shù)碼管顯示，通過盲區(qū)的消除以及環(huán)境溫度的采樣，提高了測距的精確度。利用超聲波傳輸中距離與時間的關(guān)系，采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制及數(shù)據(jù)處理，設(shè)計出了能精

7、確測量兩點(diǎn)間距離的超聲波液位檢測系統(tǒng)。利用所設(shè)計出的超聲波液位檢測系統(tǒng)，對液面進(jìn)行了測試，采集當(dāng)時的環(huán)境溫度獲得精確的速度，計算出液面距離。此系統(tǒng)具有易控制、工作可靠、測量精度高的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)時檢測液位。2、課題研究的背景及意義目前，液位測量技術(shù)已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在工業(yè)部門和日常檢測部門中。例如：液位測量技術(shù)在石油、化工、氣象等部門的應(yīng)用。在測量條件和環(huán)境來說，有的測量系統(tǒng)被運(yùn)用在十分復(fù)雜的條件與環(huán)境中。例如:有的是高溫高壓，有的是低溫或真空，有的需要防腐蝕、防輻射，有的從安裝上提出苛刻的限制，有的從維護(hù)上提出嚴(yán)格的要求等。這些都大大

8、的提高了對測量技術(shù)的要求。所以能實(shí)現(xiàn)測量的無接觸與智能化是液位測量計現(xiàn)在的主要發(fā)展方向[1]。近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展，計算機(jī)、微電子、傳感器等高新技術(shù)的應(yīng)用和研究，液位儀表的研制得到了長足的發(fā)展，以適應(yīng)越來越高的應(yīng)用要求。3、國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀隨著電子技術(shù)的發(fā)展出