毕业设计（论文）-基于at89c51单片机的超声波测距系统设计与实现

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1、本科毕业设计说明书(论文)第36页共36页1引言在许多工业生产系统中，需要对系统的液位进行测量，因此需要研制一种使用简便，测量准确、价格低廉且具有智能管理的液位仪很有必要的，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[1]。根据超声波传感器的特点，并采取一种非接触式的测量方法，能够实现对工业系统中液位或物料位的检测，能够设计出一套基于单片机的超声波液位仪的硬件系统和软件系统，并对硬件系统和部分软件分别进行相关的调试。硬件部分的总体目标是力求在结构上简单

2、，尽量完善其功能。超声波液位仪具非接触，精度较高，实时测量，可靠性强等优点。而且超声波具有很好的指向性和束射特性，人耳听不见，一般不会对人体造成伤害艟测工程方便、迅速、易做到实时控制。所以它具有明显的优势和广阔的发展前景，较为适合国内市场。1.1超声波测液位的现状经过不断的努力和探索，科技工作者己开发出了种类繁多、各具特色的液位仪。尤其是近二十年来，随着微处理器的引入，测量仪表更是发生了革命性的变化。液位仪的量程从几米到十几米，测量精度亦大大提高。根据液位测量所涉及的液体存储容器、被测介质以及工艺过程的不同，选择不同类型的液位仪。在进行液位测量前，必须充分了解液位测量的工艺特点，以此

3、作为液位仪设计过程中的参考因素。在国际上，把超声波技术用于液位测量己有较长时间，我国从20世纪90本科毕业设计说明书(论文)第36页共36页年代开始发展，将超声测距技术应用到河流、湖泊、水、渠等水体的水位测量中，以及油、浆等液体的液位测量中。目前国内高精度超声液位测量仪表的发展主要采用引进加吸收等手段，还有许多合资企业代理国外相应产品。国内自主研发超声波液位计的公司极少，而且测量范围，死区范围和精度都低于国外超声仪表的平均水平。有的厂家只有生产设备，没有标定装置。由此可见，我国在该领域的发展相对国外还有较大差距，在产品性能指标、仪表可靠性、企业技术力量等方面都落后于西方发达国家[2]

4、。1.2超声波测液位的意义日常的测距工具在一些特殊的场合是很不方便的，甚至无法进行距离的测量，比如液位，井的深度等等。近年来，随着工业自动化生产和装配过程中自动识别的需要，特别是工业机器人的自动测距的需要，出现了多种测距方法和原理。根据其信息载体的不同可归纳为光学方法和超声波方法。随着智能仪器概念的提出，在电子和微控制芯片发展的基础上，液位仪器也经历着日新月异的变化。目前液位仪的功能和价格，不同的厂家和不同的型号之间，相差较大。国内产品相对便宜，但功能简单，精度不高。国外进口产品功能相对完善，精度较高，但价格不菲。对于一些中小型用户来说，较难承受其价格，且维修不方便。因此，研制一种使

5、用简便、测量准确、价格低廉且具有智能管理的液位仪很有必要。众多液位测量的仪器中，超声波液位仪应用前景较好，它属于非接触型液位仪，具有价格较为适中、安装使用方便、精度较高等优点。在日常生产和生活中常遇到液位的检测问题时，一些发达国家就借助于微电子、计算机、光纤、超声波等高科技使液位自动计量呈现出集功能、精度和现场于一体的新水平。在工程技术领域中，由于超声检测灵敏度和精度较高，且费用低廉，被广泛应用。经过不断的努力和探索，科技工作者己开发出了种类繁多、各具特色的液位仪。尤其是近二十年来，随着微处理器的引入，测量仪表更是发生了革命性的变化。液位仪的量程从几米到十几米，测量精度亦大大提高。根

6、据液位测量所涉及的液体存储容器、被测介质以及工艺过程的不同，选择不同类型的液位仪。在进行液位测量前，必须充分了解液位测量的工艺特点，以此作为液位仪设计过程中的参考因素。目前，进口的智能化超声波液位仪能够对接收信号做精确的处理和分析。随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。近些年来，随着超声技术研究的不断深入，再加上其具有的高精度、无损、非接触等优点，超声的应用变得越来越普及。目前已经广泛的应用在机械制造、电子冶金、航海、航空、宇航、石油化工、交通等工业领域。此外在材料科学、医学、生物科学等领域中也占据重要地位。本科毕业设计说明书(论文)第36页共36页1.3超声波测

7、距的优点超声波方法在这些方面具有明显突出的优点[2]：(1)超声波的传播速度仅为光波的百万分之一，因此可以直接测量较近目标的距离，纵向分辨率较高；(2)超声波对色彩、光照度不敏感，可适用于识别透明、半透明及漫反射性差的物体如玻璃、抛光体；(3)对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中；(4)超声波传感器结构简单，体积小，费用低，信息处理简单可靠，易于小型化和集成化1.4本设计的任务和要求任务：(1)了解超声波测距原理