傳感器課程設計--超聲波測液位

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1、~~東北石油大學課程設計課程傳感器課程設計題目超聲波測液位電路設計院系專業(yè)班級學生姓名學生學號指導教師~~~~~2013年7月16日任務書課程傳感器課程設計題目超聲波測液位電路設計專業(yè)姓名學號主要內容：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。此次設計采用反射波方式,超聲波測距儀硬件電路的設計主要包括單片機系統(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用的LED數(shù)碼管?；疽螅?、通過傳感器原理及相關電路知道設計超聲波測液位電路

2、。2、設計電路，并用相關的軟硬件測出液位。3、掌握相關的傳感器原理及應用。主要參考資料：[1]胡平．超聲波測距儀的研制[J].計算機與現(xiàn)代化．2003，10．[2]時德剛，劉嘩．超聲波測距的研制[J]．計算機測量與控制．2002，10．[3]華兵．MCS-51單片機原理應用[M]．武漢：武漢華中科技大學出版社．2002，5．[4]李華．MCU-51系列單片機實用接口技術[M]．北京：北京航天大學出版社．1993．[5]郁有文．傳感器原理及工程應用[M]．西安:西安電子科技大學出版社．2000．完成期限2013.7.13—2013.7.16指導教師~~~~~專業(yè)負責人2013年7月16日~~

3、~~~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)境下有一定的適應能力。因此，研究超聲波在高精度測距系統(tǒng)中的應用具有重要的現(xiàn)實意義。本設計基于單片機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芯片為核心的超聲波液位測量，采用AT89C51單片機進行控制及數(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

4、輸中距離與時間的關系，設計出了能精確測量兩點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，可實時檢測液位。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、單片機復位電路、LED顯示電路、報警電路等。軟件部分由主程序、預置子程序、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)單片機綜合分析處理。最后通過實物的調試，各項參數(shù)及功能符合設計要求，能達到預期的目的。關鍵詞：單片機；超聲波；溫度控制；高精度測距~~~~~目錄一、設計要求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、國內外發(fā)展的現(xiàn)狀1二、方案設計

5、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42、超聲波傳感器的結構4四、電路的工作原理6五、單元電路設計、參數(shù)計算和器件選擇81、單元電路設計82、參數(shù)計算123、器件選擇12六、總結15參考文獻16~~~~~超聲波測液位電路設計一、設計要求1、超聲波傳感器的功能與用途本設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。其間通過單片機的控制，I/O口輸出控制信號從NE555振蕩器輸入到CD4069驅動電路驅動超聲波發(fā)射電路，超聲波發(fā)生電路產(chǎn)生40KHz的調制脈沖，經(jīng)換能器轉換為超聲波信號向前方空間發(fā)

6、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進行處理。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系，采用AT89C51單片機進行控制及數(shù)據(jù)處理，設計出了能精確測量兩點間距離的超聲波液位檢測系統(tǒng)。利用所設計出的超聲波液位檢測系統(tǒng)，對液面進行了測試，采集當時的環(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，可實時檢測液位。2、課題研究的背景及意義目前，液位測量技術已經(jīng)廣泛的運用在工業(yè)部門和日常檢測部門中。例如：液位測量技術在石油、化工、氣象等部門的應用。在測量條件和環(huán)境來說，有

7、的測量系統(tǒng)被運用在十分復雜的條件與環(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，有的從維護上提出嚴格的要求等。這些都大大的提高了對測量技術的要求。所以能實現(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、微電子、傳感器等高新技術的應用和研究，液位儀表的研制得到了長足的發(fā)展，以適應越來越高的應用要求。3、國內外發(fā)展的現(xiàn)狀隨著電子