傳感器課程設(shè)計(jì)報(bào)告--超聲波測(cè)液位

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1、word資料下載可編輯東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)課程傳感器課程設(shè)計(jì)題目超聲波測(cè)液位電路設(shè)計(jì)院系專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師2013年7月16日專(zhuān)業(yè)技術(shù)資料word資料下載可編輯任務(wù)書(shū)課程傳感器課程設(shè)計(jì)題目超聲波測(cè)液位電路設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)姓名學(xué)號(hào)主要內(nèi)容：本文主要是針對(duì)類(lèi)似油罐等封閉式液體的液位的測(cè)量，采用超聲波作為主要手段。此次設(shè)計(jì)采用反射波方式,超聲波測(cè)距儀硬件電路的設(shè)計(jì)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(cè)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

2、得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的LED數(shù)碼管?；疽螅?、通過(guò)傳感器原理及相關(guān)電路知道設(shè)計(jì)超聲波測(cè)液位電路。2、設(shè)計(jì)電路，并用相關(guān)的軟硬件測(cè)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(cè)距儀的研制[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化．2003，10．[2]時(shí)德剛，劉嘩．超聲波測(cè)距的研制[J]．計(jì)算機(jī)測(cè)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]

3、．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．2000．完成期限2013.7.13—2013.7.16指導(dǎo)教師專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人專(zhuān)業(yè)技術(shù)資料word資料下載可編輯2013年7月16日專(zhuān)業(yè)技術(shù)資料word資料下載可編輯摘要超聲波液位測(cè)量是一種非接觸式的測(cè)量方式,它是利用超聲波在同種介質(zhì)中傳播速度相對(duì)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(cè)對(duì)象顏色的影響，對(duì)于被測(cè)物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干

4、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(cè)距系統(tǒng)中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的超聲波液位測(cè)量系統(tǒng)主要由硬件與軟件兩部分組成，硬件是基于AT89C51芯片為核心的超聲波液位測(cè)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(guò)盲區(qū)的消除以及環(huán)境溫度的采樣，提高了測(cè)距的精確度。利用超聲波傳輸中距離與時(shí)間的關(guān)系，設(shè)計(jì)出了能精確測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間距離的超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有易控制、工作可靠、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)時(shí)檢測(cè)液位。并有超聲波處理模塊C

5、X20106A、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(bào)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(hào)經(jīng)單片機(jī)綜合分析處理。最后通過(guò)實(shí)物的調(diào)試，各項(xiàng)參數(shù)及功能符合設(shè)計(jì)要求，能達(dá)到預(yù)期的目的。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；超聲波；溫度控制；高精度測(cè)距專(zhuān)業(yè)技術(shù)資料word資料下載可編輯目錄一、設(shè)計(jì)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(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀1二、方案設(shè)計(jì)21、方案說(shuō)明22、方案比較及論證3三、傳

6、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(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇81、單元電路設(shè)計(jì)82、參數(shù)計(jì)算123、器件選擇12六、總結(jié)15參考文獻(xiàn)16專(zhuān)業(yè)技術(shù)資料word資料下載可編輯超聲波測(cè)液位電路設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)要求1、超聲波傳感器的功能與用途本設(shè)計(jì)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(lái)，超聲波接收探頭接收超聲波。其間通過(guò)單片機(jī)的控制，I/O口輸出控制信號(hào)從NE555振蕩器輸入到CD4069驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射電路，超聲波

7、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(hào)向前方空間發(fā)射。經(jīng)過(guò)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(guò)盲區(qū)的消除以及環(huán)境溫度的采樣，提高了測(cè)距的精確度。利用超聲波傳輸中距離與時(shí)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(jì)出了能精確測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間距離的超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)。利用所設(shè)計(jì)出的超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)液面進(jìn)行了測(cè)試，采集當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度獲得精確的速度，計(jì)算出液面距離。此系統(tǒng)具有易控制、工作可靠、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)時(shí)檢測(cè)液位。

8、2、課題研究的背景及意義目前，液位測(cè)量技術(shù)已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在工業(yè)部門(mén)和日常檢測(cè)部門(mén)中。例如：液位測(cè)量技術(shù)在石油、化工、氣象等部門(mén)的應(yīng)用。在測(cè)量條件和環(huán)境來(lái)說(shuō)，有的測(cè)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。這些都大大的提高了對(duì)測(cè)量技術(shù)的要求。所以能實(shí)現(xiàn)測(cè)量的無(wú)接觸與智能化是液位測(cè)量計(jì)現(xiàn)在的主要發(fā)展方向[1]。近年來(lái)，隨著工業(yè)的