传感器课程设计--超声波测液位电路设计

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1、 课 程 设 计 2013 年 7 月 16 日 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 任务书 课程课程 传感器课程设计传感器课程设计 题目题目 超声波测液位电路设计超声波测液位电路设计 专业 姓名 学号 主要内容：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。

2、 显示电路采用简单实用的 LED 数码管。 基本要求：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、 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：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.

3、7.132013.7.16 指导教师 专业负责人 2013 年 7 月 16 日 传感器课程设计 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

4、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

5、制；高精度测距 传感器课程设计 目 录 一、设计要求 . 1 1、超声波传感器的功能与用途 1 2、课题研究的背景及意义 1 3、国内外发展的现状 1 二、方案设计 2 1、方案说明 2 2、方案比较及论证 3 三、传感器工作原理 4 1、超声波传感器的性能指标 4 2、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 8 1、单元电路设计 8 2、参数计算 . 12 3、器件选择 . 12 六、总结 15 参考文献 16 传感器课程设计 1 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

6、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