传感器课程设计--超声波测液位

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1、~~东北石油大学课程设计课程传感器课程设计题目超声波测液位电路设计院系专业班级学生姓名学生学号指导教师~~~~~2013年7月16日任务书课程传感器课程设计题目超声波测液位电路设计专业姓名学号主要内容：本文主要是针对类似油罐等封闭式液体的液位的测量，采用超声波作为主要手段。此次设计采用反射波方式,超声波测距仪硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。单片机采用AT89C51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。显示电路采用简单实用的LED数码管。基本要求：1、通过传感器原理及相关电路知道设计超声波测液位电路

2、。2、设计电路，并用相关的软硬件测出液位。3、掌握相关的传感器原理及应用。主要参考资料：[1]胡平．超声波测距仪的研制[J].计算机与现代化．2003，10．[2]时德刚，刘哗．超声波测距的研制[J]．计算机测量与控制．2002，10．[3]华兵．MCS-51单片机原理应用[M]．武汉：武汉华中科技大学出版社．2002，5．[4]李华．MCU-51系列单片机实用接口技术[M]．北京：北京航天大学出版社．1993．[5]郁有文．传感器原理及工程应用[M]．西安:西安电子科技大学出版社．2000．完成期限2013.7.13—2013.7.16指导教师~~~~~专业负责人2013年7月16日~~

3、~~~摘要超声波液位测量是一种非接触式的测量方式,它是利用超声波在同种介质中传播速度相对恒定以及碰到障碍物能反射的原理研制而成的。与其它方法相比(如电磁的或光学的方法),它不受光线、被测对象颜色的影响，对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此，研究超声波在高精度测距系统中的应用具有重要的现实意义。本设计基于单片机的超声波液位测量系统主要由硬件与软件两部分组成，硬件是基于AT89C51芯片为核心的超声波液位测量，采用AT89C51单片机进行控制及数据处理，给出了超声波发射和接收电路，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

4、输中距离与时间的关系，设计出了能精确测量两点间距离的超声波液位检测系统。此系统具有易控制、工作可靠、测量精度高的优点，可实时检测液位。并有超声波处理模块CX20106A、CD4069组成的超声波发射电路、超声波接收电路、单片机复位电路、LED显示电路、报警电路等。软件部分由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序组成。各探头的信号经单片机综合分析处理。最后通过实物的调试，各项参数及功能符合设计要求，能达到预期的目的。关键词：单片机；超声波；温度控制；高精度测距~~~~~目录一、设计要求11、超声波传感器的功能与用途12、课题研究的背景及意义13、国内外发展的现状1二、方案设计

5、21、方案说明22、方案比较及论证3三、传感器工作原理41、超声波传感器的性能指标42、超声波传感器的结构4四、电路的工作原理6五、单元电路设计、参数计算和器件选择81、单元电路设计82、参数计算123、器件选择12六、总结15参考文献16~~~~~超声波测液位电路设计一、设计要求1、超声波传感器的功能与用途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/O口输出控制信号从NE555振荡器输入到CD4069驱动电路驱动超声波发射电路，超声波发生电路产生40KHz的调制脉冲，经换能器转换为超声波信号向前方空间发

6、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LED数码管显示，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AT89C51单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、测量精度高的优点，可实时检测液位。2、课题研究的背景及意义目前，液位测量技术已经广泛的运用在工业部门和日常检测部门中。例如：液位测量技术在石油、化工、气象等部门的应用。在测量条件和环境来说，有

7、的测量系统被运用在十分复杂的条件与环境中。例如:有的是高温高压，有的是低温或真空，有的需要防腐蚀、防辐射，有的从安装上提出苛刻的限制，有的从维护上提出严格的要求等。这些都大大的提高了对测量技术的要求。所以能实现测量的无接触与智能化是液位测量计现在的主要发展方向[1]。近年来，随着工业的发展，计算机、微电子、传感器等高新技术的应用和研究，液位仪表的研制得到了长足的发展，以适应越来越高的应用要求。3、国内外发展的现状随着电子