论文总字数：11513字

摘 要

由于科技迅猛的发展，液位仪表的测量技术同样也发展很快，就本文而言，设计了基于超声波的液位测量系统，在文中着重介绍了超声波的相关知识，描绘了仪表总体的电路图，介绍了与超声波相关的电路，还有经过消除盲区和对环境温度进行采样，来提高距离测量的准确度。并采用超声波在空气中传输的距离和所消耗的时间这两者之间的关系，选择了AT89C51芯片来进行控制和对数据进行处理，然后通过这个芯片设计出了能够测量出两个点之间距离的液位检测系统。这个设计的组成成分为单片机控制、温度检测、超声波测距及液晶显示这四大部分。通过了文中设计出的检测液位的系统，对液面进行了测试，并对当时的环境温度进行采样来得到准确的声速，来计算液面与仪表之间的距离。这个系统拥有测量准确、容易控制、操作可靠的长处，能够及时地对液位进行检测。

关键词： 超声波技术 测量系统 液位 模块

Ultrasonic liquid level measuring instrument

Abstract

Due to the rapid development of science and technology, liquid level meter in the measurement technology is also developing quickly, for the purpose of this article, based on ultrasonic level measurement system is designed, in the article emphatically introduces the related knowledge of ultrasonic, describes the overall circuit diagram of the instrument, this paper introduces the ultrasonic related circuit, and after eliminate the blind area and the environmental temperature sampling, to improve the accuracy of distance measurement. And uses the ultrasonic wave in air transport distance and time consumed by the relationship between the two, has chosen the AT89C51 chip to control and data processing, and then through the chip is designed to measure the liquid level detection system of the distance between two points. The components of the design for the single-chip microcomputer control, temperature detection, ultrasonic ranging and liquid crystal display the four most. Passed test in this paper, we design the system of liquid level, liquid level was tested, and the environmental temperature for sample to get the accurate speed of sound, to calculate the distance between the surface and instrument. This system possesses measurement accurate, easy to control, operation reliable strengths, can detect the liquid level in a timely manner.

Keywords: ultrasonic; measurement system; liquid level;the module

目录

摘 要 2

Abstract 3

第一章 绪论 6

1.1研究背景 6

1.2 本文的主要工作 7

第二章 超声波介绍 8

2.1引言 8

2.2超声波介绍 8

2.2.1超声波的主要参数 8

2.2.2超声波的特性 8

2.2.3超声波的特点 8

2.3超声波传感器 9

2.3.1传感器介绍 9

2.3.2 超声波传感器最主要应用 10

第三章 系统设计 11

第四章 硬件方面的电路设计 12

4.1 单片机最小系统 13

4.1.1晶振电路 13

4.1.2复位电路 13

4.1.3按键设置电路 14

4.2 超声波测距模块 14

4.2.1 HC-SR04模块的特点 14

4.2.2管脚介绍 15

4.2.3基本工作原理： 15

4.3 温度检测模块 16

4.3．1方案分析 16

4.3．2 DS18B20简介 16

4.3.3 DS18B20的结构及电路 17

4.4 1602液晶显示模块 18

4.5 蜂鸣器报警 19

第五章系统的软件设计 21

5.1主程序 21

5.2数据显示子程序 21

5.3报警子程序 22

5.4按键子程序 23

第六章 硬件调试 24

结语 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1研究背景

在最近一些年里，科技的发展势头十分的迅猛，而对于液位的测量技术而言也是同样发展得很快。而在综合了电子与信号处理这两大技术，特别在将微处理器添加入液位的测量系统以后，同时也让液位计的测量越来越准确，并且自身的发展的也更加的智能、一体、小型。自从二十世纪八十年代以来，就有许多科研发展强大的国家通过借助超声波、光纤、计算机、微电子、传感器等一些最新的科研成就，来把各种各样最新的成果、与新颖的思路运用在储罐水位测量范围。通过电子进行测量这个办法就是其中的一个重要成果。而在电子液位测量技术中，就有发展出了很多新的测量方式，其中包括超声波式、压电式、电容式、雷达式、应变式、混合式、浮球式等二十余种测量方法。因为通过这个办法进行测量的话会更加准确，更加得可靠，并且对于安装和维护十分简单，还能够持续相当长的时间，所以已经开始代替曾经的机械测量水位的方法。在众多的应用在储罐水位测量的方法当中，使用得最频繁的方法主要有超声波式、压电式、电容式、应变式、浮球式，大约能够占到总数的百分之六十以上。而其中使用数量最多为用超声波进行测量的方法^[2]。

运用超声波进行液位测量的长处:1、可以进行定点地检测及连续地检测液位；2、可以十分便利地提供远程控制以及远程控制需要的信号；3、和需要防护的放射性技术比起来，超声波技术更加方便4、与当前流行的激光测量液位技术比起来，使用超声波的方法更简洁更便宜。由于在运动部件上的非需求性，因而在安装与维护上有着更大的优越性，而且在传声媒介上，可以选用固液气三态，以此适应性上超声波式液位测量技术更强。因而就算在测量的要求十分特别，其他的液位测量方法没办法选用的时候，超声测位的方法却仍然能够运用。

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