液位超声波测距

一、设计思想

在针对学校设计型试验教学纲领要求和智能科学与技术专业培养计划，结合专业课程设计《智能系统与工程》教学任务，教师精心设计“基于超声波液位测距仪设计”，教学过程中重视引导和培养学生参加设计动手能力，同时加强对每个学生试验过程监管力度，在考评方式上勉励学生深入钻研创新。液位超声波测距第1页超声波液位计工作原理

液位超声波测距第2页二、本设计型方案产生流程针对智能科学与技术专业对前沿技术基本要求，结合课程培养计划教师提前开课两年，主动调研学习，找出能借鉴可操作性强相关科技论文、博士硕士论文等资料加以实践论证。结合毕业设计要求，提前一年作毕业设计，与学生交流反馈，把试验最低要求和创新空间详细化和针对学习被动学生“傻瓜化流程和代码可读性”，形成成熟试验指导书。引导同届学生中优异同学先行了解试验基本要求，每一步都有提前反馈不可预料调试问题处理，深入充实教师智能指导，即教师大脑里有试验充分故障诊疗系统。制作全程实时调试关键技术视频文件，播放给大家看看液位超声波测距第3页三、教学过程设计及过程考评

基本要求：便携式、超声波传感器、智能处理一级数据融合：即依据对多点测量温度数据或时间段测量数据进行数据融合处理，包含如加权平均、坏点去除等，实现实时温度赔偿；智能处理二级融合：基于知识型教授系统诊疗，包含如报警功效、基于最小二乘法机器学习系统输出。请依据基本要求，设计对应电路图+书面汇报（5分），在protel软件中搭建电路和测试+书面汇报（10分），如做PCB板，且有一定可取之处（附加10分）在已加工好PCB板，成功焊接电路板+书面汇报（5分）编写单片机最小系统测试程序，并成功测试焊接好电路板+书面汇报（10分）；完成智能处理一级数据融合程序编写及测试+书面汇报（20分）；完成智能处理二级数据融合程序编写及测试+书面汇报（30分）；完成便携式超声波液位计研制设计型试验汇报，包含试验目标、试验原理、试验步骤及内容、试验数据、科学试验数据处理、试验调试过程故障排除、试验思索题及解答+书面汇报（20分）液位超声波测距第4页设计概述图1

系统总体设计框图液位超声波测距第5页DRLAB

试验台

演示

实验

整体

效果

图液位超声波测距第6页演示试验练习程序框图：液位超声波测距第7页系统硬件优化实现液位超声波测距第8页液位超声波测距第9页硬件分解成以下模块：单片机最小系统测试先焊接出单片机最小外围电路，包含：单片机芯片+测试发光二极管（p1.0~p1.4，加个开关）+电源模块（指示灯和开关），如图所表示：软件编写以下：液位超声波测距第10页显示模块:

LED或液晶液位超声波测距第11页超声波收发模块:

LED或液晶液位超声波测距第12页深入研究问题与方法问题1：温度赔偿处理方法:本系统温度赔偿采取DS18B20数字温度计，不需要进行模数转换，经过软件编译，直接将温度输出到单片机上。同时单片机计算当前温度声速，从而实现赔偿。液位超声波测距第13页问题2：测量盲区研究

处理方法：发射信号结束时，信号存在衰减震荡，通常叫做“拖尾”。“拖尾”与发射功率和介质性质相关。普通在1ms-2.5ms之间，在这段时间内，“拖尾”与回波信号无法区分，这段时间长短决定了盲区大小。单探头能够使不用考虑角度误差，不过余震信号较大，盲区较大。本设计采取是双探头。发射电路上拉电阻R10、R11能够增加超声波换能器阻尼效果，缩短其自由振荡时间。支架高度设置要远高于盲区，这么有利于减小误差，也利于在实际测量中回避盲区。深入研究问题与方法液位超声波测距第14页问题3:本设计并没有将驱动电压放大到20V，致使超声波发射超声波强度不高，所以测量距离也受到了一定限制;忽略了超声波接收与发射两个换能器和液面之间夹角。在受空间限制场所应用性不强。方法:研究智能算法,包含机器学习、BP神经网络等成功应用，提升该系统精度。深入研究问题与方法液位超声波测距第15页超声波液位计系统设计液位超声波测距第16页设计方案可行性及特色

1）针对专业课程设计《智能系统与工程》教学任务、教学重点和试验仪器设备特点，设计本试验强调与课程理论教学内容紧密结合，尤其是超声波检测用于工业不接触式测量，以及机器人等智能设备自动避障系统，实现包括到技术知识与技能是智能检测技术前沿基础；2）学生经过教师引导和勉励，克服心理弱势，按照教师自编口诀、“傻瓜流程入门手册”、查错技巧和调试诊疗经验库，尤其是汇总调试宝贵经验，制作实录全程设计编译视频文件清楚，可供学习同学重复播放观摩,促使基础微弱同学勇于动手；3）学生得出了自己结论，设计出理论课堂上推理结论，培养提升了学生试验技能和对理论设计深入认识；4）同时设计方案严格把握课堂进程和时间安排，试验内容安排按照系统数据流输入到输