基于单片机的超声波液位检测系统的设计与制作【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 宁毕业设计 (论文 ) 基于单片机的超声波液位 检测系统 的 设计 与制作 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 刘红兵 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 业设计任务书 一、课题名称： 基于单片机的超声波液位检测系统 的 设计 与制作 二、指导老师： 三、设计内容与要求 1、课题概述 在许多工业生产系统中 ,需要对系统的液位或物料位进行监测 ， 特别是对具有腐蚀性的液体液位的测量 ， 传统的电极法是采用差位分布电极 ， 通过给电脉冲来检测液面 ， 电极长期浸泡在液体中 ， 极 易被腐蚀、电解、失去灵敏性 ， 因而对测试设备的抗腐蚀性要求较高。 超声波液位检测是现代工业生产中不可缺少的技术手段；我们也可以说是现代国防建设中不可缺少的技术手段。它可以使企业在在量化环境下进行生产，从而极大地降低成本，提高效益，减小对环境的有害影响。 近几年来，由于 超声波 液位检测 仪 具备经久耐用的 足够 精 度的检测能力， 更易于使用、更灵活且价格更低廉 。 与传统的超声传感器相比， 又具有很多 新增功能 。这 大大拓展了其应用范围。 本课题就是首先是以超声波传感器作为检测前端获取物位信号，以调理电路进行预处理，然后或以 A/D 变换 器进行模数转换，以单片机）为核心进行控制构成简单的测量系统。或者通过计时器对获得的时间间隔信号直接进行测时，然后根据声速计算出液位。或者以单片机）的计时单元对为调理电路送来的与时间间隔有关的脉冲进行时检测测量，在输入当地的实时气温等条件以确定声速，然后由单片机）进行数据处理，得到液位测量值。 2、 设计内容与要求 1) 方案 以 单片机） （由学生自定）作为控制系统，设计一个物位测量系统。该系统包括传感器、调理电路、多路选择开关、 A/D 变换器、 单片机） 。该系统能测量被测量点的物位值。测量数据由 单片机） 进行数据存储和和 显示。 2)设计要求： 本课题要求设计和制作基于 单片机）的 测控系统实物电路； 实物电路不仅满足设计要求，同时要满足高可靠性、高精度、简单、经济、低成本、低能耗、低电磁污染。 测控系统包括的内容： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 超声波传感器 ； 调理电路； A/D 变换器； 单片机） ； 输出显示电路。 系统主要技术指标： 测量精度： +/- 5； 系统正常工作环境温度范围： 55； 市电电源供电。 四 、设计参考书 ： 单片机原理及应用、原理及应用、检测技术、电子元件手册等。 五 、 设计说明书内容 1、封面 2、目录 3、内容摘要（ 200 400字左右，中英文） 4、引言 5、正文（设计方案与选择，设计方案原理、计算、分析、电路仿真、论证，制作电路、电路硬件调试、软件程序编写流程、软硬件电路联调、电路操作说明及特点等） 6、结论 7、致谢 8、附录（参考文献、图纸、材料清单等） 六 、毕业设计进程安排 第 1周：方案设计讨论，教师辅导； 第 23周：分系统方案设计初稿、元件选择、电路原理图绘制及电路仿真等； 第 45周：根据电路仿真的结果修改设计方案及电路原理、购置电子元件、根据所购元件的封装尺寸绘制 接电路并调试检修； 第 6周：编写并调试程序、软硬进行联调、根据制作的实际情况编写毕业设计文档初稿； 第 7周：对所编写毕业设计文档初稿进行自查、讨论并完善文稿、辅导答辩； 第 8周：毕业设计书成绩评定、答辩（答辩时严格按设计要求检验所设计制作的实物电路的功能指标）。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 、毕业设计答辩与论文要求 1、毕业设计答辩要求 2、答辩前一周，每个学生应按时将毕业设计书、电路实物、电路仿真或电路调试报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。 学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、 目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计基本内容和主要方法、成果结论和评价。 答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。 1、 毕业设计论文要求 文字要求：说明书要求打印（除图纸外），不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。 图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。 曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图 等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 摘 要 本文探讨了超声波测量液位检测系统的应用问题，首先是以超声波传感器作为检测前端获取物位信号，以调理电路进行预处理，然后或以 A/D 变换器进行模数转换，以单片机）为核心进行控制构成简单的测量系统。或者通过计时器对获得的时间间隔信号直接进行测时，然后根据声速计算出液位。或者以单片机的计时单元对为调理电路送来的与时间间隔有关的脉冲进行时检测测量，在输入当地的实时气温等条件以确定声速，然后由单片机进行数据处理，得到液位测量值。 本文在研究超声波测量液位检测系统系统过程中 ,运用理论分析，电路设计和计算机仿真等研究手段 ,完成了系统硬件和软件的设计。 该系统分为测距模块、系统控制模块和显示报警模块，并分别对其进行方案分析，构建了系统的构架和设计方案。在硬件电路中详细阐述了运用单片机技术实现液位检测原理，分析了以单片机为主控单元的系统硬件和软件设计 ,并对该系统进行了试验和误差分析，给出了本系统的稳定性指标。 关键词： 超声波 ， 单片机 ， 液位测量 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of of is as , as to Or by on to of in Or to to to of by on of of is on In is in CM as of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . V . 录 . 1 章 绪论 . 1 题研究的背景及意义 . 1 题概述 . 2 文的主要工作 . 3 第 2 章 超声波测量原理 . 5 声波 . 5 声波概念及特点 . 5 声波传播速度 . 5 声波频率 . 5 声波传感器 . 6 声波液位测量原理 . 7 第 3 章 方案设计 . 9 统设计内容和功能 . 9 统方案选 择 . 10 声波和超声波传感器 . 10 声波传感器的主要应用 . 11 声波发生器选择 . 12 第 4 章 超声波液位检测硬件电路设计 . 13 声波发射电路设计 . 13 声波接收电路设计 . 14 4. 3 单片机最小系统电路 . 16 度补偿电路设计 . 18 示电路设计 . 错误 !未定义书签。 源电路设计 . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 示系统设计 . 20 警电路设计 . 错误 !未定义书签。 第 5 章 超声波液位检测系统 软件的设计 . 22 统软件设计框图 . 22 片机的 C 程序设计 . 24 统的软硬件的调试 . 29 试分析 . 30 总 结 . 31 参考文献 . 32 致 谢 . 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪论 题研究的背景及意义 在现代工业生产中，常常需要测量容器中液体的液位。在一般的生产过程中，液位测量的目的主要是通过液位测量来确定容器里的原料、半成品或产品的数量，以保证生产过程各环节物料平衡以及为进行经济核算提供可靠的依据 ;另外还为了在连续生产的情况下，通过液位测量，了解液位是否在规定的范围内，从而维持正常生产、保证产品的产量和质量以及保证安全生产。液位的测量在工业生产 过程中的作用已经相当重要。 随着各行业的快速发展，液位测量已应用到越来越多的领域，不仅用于各种容器、管道内液体液位的测量，还用于水渠、水库、江河、湖海水位的测量。这些领域使用传统的液位测量手段已经无法满足对其精确性的要求，所以超声波液位测量这种新的测量方向已经成为一种新的手段被广泛的应用。 在目前市场上，按测量液位的感应元件与被测液体是否接触，液位仪表可以分为接触型和非接触型两大类 3。接触型液位测量主要有 :人工检尺法、浮子测量装置、伺服式液位计、电容式液位计以及磁致伸缩液位计等。它们的共同点是测量的感应 元件与被测液体接触，即都存在着与被测液体相接触的测量部件且多数带有可动部件。因此存在一定的磨损且容易被液体沾污或粘住，尤其是杆式结构装置，还需有较大的安装空间，不方便安装和检修。 非接触型液位测量主要有微波雷达液位计、射线液位计以及激光液位计等。顾名思义，这类测量仪表的共同特点是测量的感应元件与被测液体不接触。因此测量部件不受被测介质影响，也不影响被测介质，因而其适用范围较为广泛，可用于接触型测量仪表不能满足的特殊场合，如粘度高、腐蚀性强、污染性强、易结晶的介质。 超声波液位测量计就属于非接触型液位测量的一 种，所以它也有不受被测介质影响，不影响被测介质，能适应粘度高、腐蚀性强、污染性强、易结晶、高温、高压、低温、低压、有辐射性、毒性、易挥发易爆等特殊介质的测量的特点，能适应的范围比其它的测量手段更广泛。随着科学的发展液位的检测方法也在变化，精度也有了更佳的提高。单片机技术和传感器技术的发展使液位测量方法得到了更进一步的发展。超声波在液位测量中的应用也越来越广，但是就目前的发展水平来说，超声波在测距系统中的应用还有一定的限度，因此研究超声波的液位检测是很有发展前景的。它在技术和产业领域具有广阔的发展空间。本次设 计中，通过外界环境温度的检测提高了超声波测距的精度。通过延时避免了接收未经液面反射的超声波，其次利用温度传感器检测外界温度，采用当前温度下的超声波速度去计算，从而提高了距离计算的精度。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 题概述 通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的 时间差 就可以知道距离了。这与 雷达 测距原理相似。 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。（超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据 计时器 记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离 (s)，即： s=340t/2） 超声波指向性强，在介质中传播的距离较远，因 而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物 位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移 动机器人的研制上也得到了广泛的应用。 为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息（距离和方向）。本文所介绍的三方向（前、左、右） 超声波测距 系统，就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。 为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多 超声波发生器 。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一 类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有 加尔 统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生 的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。 在未来，超声波的液位测量将有更大的用途，更大的应用范围。它不但可以帮助人们解决很多生活中的困难，还可以作为科学探测和研究的手段。特别是水位的测量，可以帮助确定水位的高度，以便于其他工作的顺利进行。 本设计中采用反射式的方式，超声波传感器发射超声波，遇到液面后超声波被反射回来，超声波接收探头接收超声波。其间通过单片机的控制， 输出控制 信号从555 振荡器输入到驱动电路驱动超声波发射电路， 超声波发生电路产生 40调制脉冲，经换能器转换为超声波信号向前方空间发射。经过液面反射后超声波接收探头将接收到的超声波送到单片机进行处理。单片机通过各个引脚来实现和各电路模块的接口连接。并通过软件的设计来控制整个检测过程。一步一步，从发射到接收超声波，定时器的初始化，中断程序的编写，温度的采样，距离的计算，单片机都发挥了重要的最用。它是整个检测系统的内部核心。 这次对超声波液位检测的设计获得了具有很大的成果和意义，在这个科学技术是第一生产力的时代，应 用科学技术去解决生活中和工作的困难变得具有更高的价值。在设计中，我加深了对超声波的认识，对它的原理掌握的更好了。目前 超声波已广泛运用于买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 诊断学、治疗学、工程学、生物学等领域。此外我 认识到单片机在各方面都有很大的应用潜能，在自动控制领域它更是发挥了不可替代的作用。本设计利用超声波实现液位的测量，检测方便，易于实时控制，达到了工业的要求，因此具有实际的意义和广泛的应用前景。 文的主要工作 本文主要是针对 在许多工业生产系统中 ,需要对系统的液位或物料位进行监测 ， 特别是对具有腐蚀性的液体液位的测量 ， 传统的电极 法是采用差位分布电极 ， 通过给电脉冲来检测液面 ， 电极长期浸泡在液体中 ， 极易被腐蚀、电解、失去灵敏性 ， 因而对测试设备的抗腐蚀性要求较高。 超声波液位检测是现代工业生产中不可缺少的技术手段；我们也可以说是现代国防建设中不可缺少的技术手段。它可以使企业在在量化环境下进行生产，从而极大地降低成本，提高效益，减小对环境的有害影响。 近几年来，由于 超声波 液位检测 仪 具备经久耐用的 足够 精 度的检测能力， 更易于使用、更灵活且价格更低廉 。 与传统的超声传感器相比， 又具有很多 新增功能 。这 大大拓展了其应用范围。 本课题就是首先是以超声波传 感器作为检测前端获取物位信号，以调理电路进行预处理，然后或以 A/D 变换器进行模数转换，以单片机）为核心进行控制构成简单的测量系统。或者通过计时器对获得的时间间隔信号直接进行测时，然后根据声速计算出液位。或者以单片机）的计时单元对为调理电路送来的与时间间隔有关的脉冲进行时检测测量，在输入当地的实时气温等条件以确定声速，然后由单片机）进行数据处理，得到液位测量值。 超声波检测接收电路主要是由集成电路 成，它是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率 380为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。实验证明用无信号时输出高电平 )，具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当更改电容 以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。 超声波测距仪的软件设计主要有主程序、超声波发生程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。我们知道 编语言程序则具有较高的效率且容易精细计算程序运行的时间，而超声波测距仪的程序有较复杂的计算（计算距离时），所以控制程序可采用 声波测距仪 主程序利用外中断 1检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（即 立即进入中断程序。进入中断后就立即关闭计时器 将测距成功标志字赋值 1。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器 关闭，并将测距成功标志字赋值 2以表示此次测距不成功。 超声波测距的 算法设计 原理为超声波发生器 T 在某一时刻发出一个超声波信号，当这个超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器 样只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算 出超声波发生器与反射物体的距离。在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器 用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在 片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第 2 章 超声波测量原理 声波 声波概念 及特点 超声波是一种振动频率高于声波的机械波，是机械振动在媒介中的传播过程 ， 由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特 别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波是人耳听觉 范围 值以上的振动，频率范围在 10 1间，常用频率大约在 10 10间。超声波的波型分纵波、横波、瑞利波和表面波。 超声波按传播方式可分为纵波和横波。纵波的传播方向与质点的振动方向一致，纵波可以在气液和固体中传播。横波的传播方向垂直于质点的振动方向横波只能在固体中传播。超声 波 的物理性质有：反射与折射、衰减与吸收、叠加与干涉等。 声波传播速度 由于超声波也是一种声波，超声波在传播介质中的传播的速度和介质的特性有关。理论上，在 13 的海水里，声音的传播速度是 1500m/s。在 25 的空气中传播的速度是344m/s，在温度为 0 时的速度是 334m/s。超声波的传输速度和声波一样，超声波在空气中传播时，空气的温度、大气压力、湿度等都对超声波的声速有影响，其中温度对速度的影响最大。 超声波在空气中传播时，传输速度和温度的关系可以由公式（ 2表示： 3 3 1 0 （ 2 在测量过程中，如果温度变化不大，则可以认为声速是不变的。如果对测量精度要求较高，为了减小误差，避免因环境温度变化而带来的偏差，必须对环境温度进行检测，通过温度补偿的方法对声速进行校正，以实现能够精确测量。 声波频率 超声波在传播过程中，衰减系数与声波介质以及频率的关系为 2a （ 2 其中， 空气中， 1 3 22 1 0 /b s 。其物理意义为，声波在空气中传播，由于空气运动摩擦的原因，能量被吸收损耗。由公式（ 2知，超声波的频率越高，衰减也就越大，其传播的距离也就越短。传播到买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 空气中的超声波强度随距离的变化成比例地减弱，这是因为衍射现象所导致的在 地 球表面上的扩散损失，也是因为介质吸收能量产生的吸收损失。如图 2声波的频率越高，衰减率就越高，波的传播距离也就越短。 图 2压在不同距离下的衰减特性 超声波传感器的工作频率是测距系统的主要参数，它直接影响超声 波的扩散和吸收损耗，障碍物反射损失，背景噪声，并直接决定传感 器 的尺寸。对于不同占空比的超声波，其发送接收效率不同，一般 50%的占空比频率为 40右的超声波在空气中传播的效率最佳。 声波传感器 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。 目前超声波传感器大致可以分为两类：一类是用电气方式产生的超声波，一类是用机械方式产生的超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛 型 、液哨 型 和气流旋笛 型等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。 在超声波 测距的应用中，最为常用的是压电型传感器。压电型超声波传感器的工作原理：它是借助压电晶体的谐振来工作的，即陶瓷的压电效应。 超声波传感器 习惯上称为超声换能器，或者超声探头。其结构原理如图 2。 图 2声波传感器内部结构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 超声波传感器有两块压电晶片和一块共振板。当它的两电极 板 加脉冲信号 (触发脉冲 )，若其频率等于晶片的固有频率时，压电晶片就会发生共振，并带动共振板振动，电能转换为机械能，此现象称为逆压电效应。机械能以波动的方式向外辐射传播，产生超声波。相反，电极间未加电压，则当共振板接收到 回波信号时，将压迫两压电晶片振动，从而将机械能转换为电信号， 这 现象称为压电效应，此时的传感器就成了超声波接收器。压电型超声波传感器结构如图 2个复合式振动器被灵活地固定在底座上。该复合式振动器是谐振器以及由一个金属片和一个压电陶瓷片组成的双压电晶片元件振动器的一个结合体。谐振器呈喇叭形谐振器金属片喇叭形，目的是能有效地辐射由于振动而产生的超声波， 并且 压电陶瓷可以有效地使超声波聚集在振动器的中央部位。 图 2电型超声波传感器结构图 声波 液位 测量原理 通常，超声波发 生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。当它的两级外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时， 压电晶片将会发生共振 , 并带动共振板振动，便产生超声波。 在超声波探测电路中，发射端输出一系列脉冲方波，其宽度为发射超声波与接收超声波的时间间隔，被测物距越远，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。超声波测距的方法有多种，如相位检测法、声波幅值检测法和往返时间检测法等。相位检测法虽然精度高，但检测范围有限；声波幅值检测法易受反射波的影响，精度不高。 本文硬件设计采用超声波往返时间检测法，其测量原理图如 图 2示。 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离 (s)，即： s=340t/2 。这就是所谓的时间差测距法。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 图 声波液位测量示意图 超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点 到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。 测距的公式表示为： L=CT 式中 L 为测量的距离长度； C 为超声波在空气中的传播速度； T 为测量距离传播的时间差 (T 为发射到接收时间数值的一半 )。 超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。 由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度测量的理想手段。 传感器发出 40声波 , 但并不是单独发射一个脉冲 ,而是一串的几个脉冲 , 并对测量逻辑电路提供一个短脉冲，开始计时 ,超声波接收器接收到遇到障碍而返回的脉冲串前端 , 同样也对测量逻辑电路提供一个短脉冲 ,计时结束 ,这就得到了超声波运行时间间隔 t(s), 结合空气中超声波传播速度 v(m/s),根据运动定律 , 我们便得到所要测量的目标距 S(m) :S= (2然而，超声波在空气中传播的速度 V 和空气的温度有关。 温度补偿： 在理想气体中 , 超声波传播速度可表述为 : (2其中 , c 器 输 入 电 压接 收 信 号 幅 值发 射 信 号 幅 值接 收 阈 值为气体的比热值 , R 为气体常数 , T 为热力学温度 , 为气体的分子量。由 (2知 :声速与热力学温度的平方根成正比 , 温度越高声速越大。实验表明 , 实用的温度值经验公式为 : 1 (2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 对于 T 值 , 可使用温度传感器采集并送给单片机进行计算。 第 3 章 方案设计 统设计内容和功能 超声波液位测量系统框图如图 3 图 声波液位测量系统框图 系统主要由 五 个部分组成：单片机控制部分，液晶显示 、报警 部分， 温度检测部分，超声波发射部分和超声波接收部分。单片机控制部分用来产生 40测量出超声波从发射到接收所传播的时间，驱动液晶显示模块，采集温度测量部分的温度信息以及进行数据 的处理。温度测量部分用来测量环境温度，对温度进行补偿，来减少环境温度变化对测量精度的影响。 分用来显示测量的结果，即可以显示出 距离 。发射部分由单片机产生的 40波信号作为控制信号，控制驱动电路使超声波传感器发射出超声波。超声波接收部分则负责对超声波接收传感器产生的电信号进行滤波放大，经过检波电路，产生接收中断信号，使单片机能够计算出超声波发射到接收所消耗的时间。 本设计中采用反射式的方式，超声波传感器发射超声波，遇到液面后超声波被反射回来，超声波接收探头接收超声波。其间通过单片机的控制， I/出控制信号从 动电路驱动超声波发射电路， 超声波发生电路产生 40调制脉冲，经换能器转换为超声波信号向前方空间发射。经过液面反射后超声波接收探头将接收到的超声波送到单片机进行处理。输出由 码管显示 ，通过盲区的消除以及环境温度的采样，提高了测距的精确度。利用超声波传输中距离与时间的关系，采用片机进行控制及数据处理，设计出了能精确测量两点间距离的超声波液位检测系统。利用所设计出的超声波液位检测系统，对液面进行了测试，采集当时的环境温度获得精确的速度， 计算出液面距离。此系统具有易控制、工作可靠、测量精度高的优超声波接收 超声波发送 8051 单片机 温度检测 555 电路 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 点，可实时检测液位。 设计具体内容： (1)(2)超声波发射电路 (3)超声波接收电路 (4)温度补偿电路 (5)报警及显示电路 统方案选择 为使基于单片机的超声波液位测量控制系统具有较好的实用性，并且具有较高的性能 /价格比，对该系统的硬件电路作了精心设计。该系统的硬件设计采用了模块化的设计方法。按实现的功能来分可分为以下几个部分。其中 片机是整个电路的核心，它控制其他模块来完成各种复杂的操作。外 围电路包括温度补偿电路、超声波发射及接收电路、报警及显示电路等等。 方案一 :我们可以用 荡产生 40是基于硬件的基础上，便于我们可以通过示波器观察到 40方波，具有直观且易于观察的特点，有利于电路的检测。 方案二 :我们可以通过单片机产生 40通过 40于是软件控制，准确度比较高。 经过比较我们发现，在发射电路中方案一的设计是比较经济实惠而且比较方便，但方案二中的软件设计使发射超声波时间比较容易控制，而且超声波的频率准确 度比较高，本设计要求测量精度在 1内，在方案二中我们通过采用 5脚和 7脚串联一个 2000此在本次设计中，我们选用的是方案二，以提高测量结果的准确度，并且在整个系统中我们都会采用单片机做计算和显示。 声波和超声波传感器 超声波的两个主要参数： 频率： F20K/ 功率密度： p=发射功率 (W)/发射面积 (通常 p在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗，其原理可用 “空化 ”现象来解释：超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时，其功率密度为 时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的压力，将液体分子拉裂成空洞 空化核。此空洞非常接近真空，它在超声波压强反向达到最大时破买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 裂，由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污物撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为 “空化 ”现象。 太小的 声强 无法产生空化效应。 一 、超声波的特性 （ 1） 超 声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。 （ 2） 超声波可传递很强的能量。 （ 3） 超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。 （ 4） 超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和 空化现象 。 二 、超声波的特点 （ 1） 超声波在传播时，方向性强，能量易于集中。 （ 2） 超声 波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。 （ 3） 超声波与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传声媒质状态的信息（诊断或对传声媒质产生效应）。 超声波是一种波动形式，它可以作为探测与负载信息的载体或媒介（如 B 超等用作诊断）；超声波同时又是一种能量形式，当其强度超过一定值时，它就可以通过与传播超声波的媒