„„„„„„„„„„附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„前言随着科学的发展液位的检测方法也在变化，精度也有了更佳的提高。单片机技术和传感器技术的发展使液位测量方法得到了更进步的发展。超声波在液位测量中的应用也越来越广，但是就目前的发展水平来说，超声波在测距系统中的应用还有定的限度，因此研究超声波的液位检测是很有发展前景的。它在技术和产业领域具有广阔的发展空间。本次设计中，通过外界环境温度的检测提高了超声波测距的精度。通过延时避免了接收未经液面反射的超声波，其次利用温度传感器检测外界温度，采用当前温度下的超声波速度去计算，从而提高了距离计算的精度。在未来，超声波的液位测量将有更大的用途，更大的应用范围。它不但可以帮助人们解决很多生活中的困难，还可以作为科学探测和研究的手段。特别是水位的测量，可以帮助确定水位的高度，以便于其他工作的顺利进行。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，口输出控制信号从振荡器输入到驱动电路驱动超声波发射电路，超声波发生电路产生的调制脉冲，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。单片机通过各个引脚来实现和各电路模块的接口连接。并通过软件的设计来控制整个检测过程。步步，从发射到接收超声波，定时器的初始化，中断程序的编写，温度的采样，距离的计算，单片机都发挥了重要的最用。它是整个检测系统的内部核心。这次对超声波液位检测的设计获得了具有很大的成果和意义，在这个科学技术是第生产力的时代，应用科学技术去解决生活中和工作的困难变得具有更高的价值。在设计中，我加深了对超声波的认识，对它的原理掌握的更好了。目前超声波已广泛运用于诊断学治疗学工程学生物学等领域。此外我认识到单片端就输出低电平，而输出端直接到的引脚上，以触发中断，图中芯片未接任何元件的引脚为输出端。若频率有些误差，可调节芯片引脚的外接电阻，通过改变电阻值来将滤波器的中心频率设置在，就可达到理想的效果。摘要介绍了超声波测距的基本原理和系统框图，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，采用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。系统主要由超声波发射器电路超声波接收器电路单片机控制电路环境温度检测电路及显示电路构成。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。关键词超声波，液位测量，温度传感器李文婷基于超声波的液位测量系统，„„„„„中断允许控制寄存器„„„„„„„„„„„„„定时器计数器的工作方式„„„„„„„„„„„„„„单片机的中断„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„中断的定义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„单片机的中断源„„„„„„„„„„„„„„„„中断控制的专用寄存器„„„„„„„„„„„„„„„硬件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„单片机的最小系统组成„„„„„„„„„„„„„„„超声波发射电路设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„超声波频率及探头的选择„„„„„„„„„„„„„„李文婷基于超声波的液位测量系统超声波发射电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„超声波接收电路设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„超声波接收器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„超声波接收电路图„„„„„„„„„„„„„„„„„温度检测电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„温度检测方案的分析„„„„„„„„„„„„„„„„数字温度传感器简介„„„„„„„„„„„„的结构及电路„„„„„„„„„„„„„„„显示方案的论证与选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„显示电路图„„„„„„„„„„„„„„„„„„稳压电源„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„稳压电源构成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„电源电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„电源电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„软件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„主程序设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„主程序流程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„主程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„中断服务子程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„中断初始化„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„中断子程序流程图„„„„„„„„„„„„„„„„„温度检测子程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„距离的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„结论„„„„„„„„„„„„„„„„，目录前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„总体概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„超声波和超声波传感器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„超声波„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„定义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„超声波的主要参数„„„„„„„„„„„„„„„„„超声波的特性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„超声波的特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„超声波传感器的主要应用„„„„„„„„„„„„„„超声波传感器测距原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„超声波传感器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„超声波传感器的性能指标„„„„„„„„„„„„„„超声波传感器的结构„„„„„„„„„„„„„„„„超声波测距原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„系列单片机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„单片机的总体结构„„„„„„„„„„„„„„„„„„单片机的总体框图和功能„„„„„„„„„„„„的引脚功能„„„„„„„„„„„„„„„„„„单片机的定时器计数器„„„„„„„„„„„„„„„的定时器计数器功能„„„„„„„„„„„„„定时器控制寄存器„„„„„„„„„„„„„„„„„工作方式控制寄存器„„„„„„„„„„„件把或清零。和定时器运行控制位定时器计数器不工作定时器计数器开始工作和计数溢出标志位当计数器产生计数溢出时，相应的溢出标志位由硬件置。当转向中断服务时，再由硬件自动清。计数溢出标志位的使用有两种情况采用中断方式时，作中断请求标志位来使用采用查询方式时，作查询状态位来使用。串行口控制寄存器进行字节操作时，寄存器地址为。按位操作时，各位的地址为。寄存器的内容及位地址表示如下李文婷基于超声波的液位测量系统表串行口控制寄存器位地址位符号其中与中断有关的控制位共位串行口发送中断请求标志位当发送完帧串行数据后，由硬件置在转向中断服务程序后，用软件清。串行口接收中断请求标志位当接收完帧串行数据后，由硬件置在转向中断服务程序后，用软件清。串行中断请求由和的逻辑或得到。就是说，无论是发送标志还是接收标志，都会产生串行中断请求。中断允许控制寄存器进行字节操作时，寄存器地址为。按位操作时，各位的地址为。寄存器的内容及位地址表示如下表中断允许控制寄存器位地址位符号其中与中断有关的控制位共位中断允许总控制位中断总禁止，禁止所有中断中断总允许，总允许后中断的禁止或允许由各中断源的中断允许控制位进行设置。和外部中断允许控制位禁止外部中断允许外部中断和定时器计数器中断允许控制位禁止定时器计数器中断允许定时器计数器中断串行中断允许控制位禁止串行中断允许串行中断可见，单片机通过中断允许控制寄存器的发射和接收，采用共振频率为的超声波探头，其发射探头选用。超声波发射电路超声波发射电路由超声波换能器或称超声波振头和超声波发生器两部分组成，的超声波信号是利用时基电路振荡产生的，振荡频率，通过调节信号频率，使之与换能器的固有频率致，为保证时基具有足够的驱动能力，宜采用电源。工作时，单片机通过口向超声波发生电路发出控制信号从振荡电路的脚输入到驱动器，经驱动器驱动后推动探头产生超声波，超声波发生电路产生的调制脉冲，经换能器转换为超声波信号向前方空间发射。李文婷基于超声波的液位测量系统图超声波发射电路由型电路组成多谐振荡器，它的振荡频率为。用来调节信号频率。多谐振荡器产生的的脉冲由脚输出，通过超声波发射器向外发射。超声波接收电路设计超声波接收器超声波接收器包括超声波接收探头信号放大电路和波形变换电路三部分电路组成。电源采用电源供电。超声波接收探头选择与发射探头配对的。波形变换采用集成运放芯片作为比较器对放大后的信号进行波形变换。当输入信号的电压大于基准电压时，输出为当输入信号的电压小于基准电压时，输出为这样就实现了对输入信号进行变换的目的。超声波接收电路图图超声波接收电路芯片是款应用广泛的红外线检波接收的专用芯片，其具有功能强性能优越外围接口简单成本低等优点，由于红外遥控常用的载波频率与测距的超声波频率比较接近，而且内部设置的滤波器中心频率五可由其脚外接电阻调节，阻值越大中心频率越低，范围为。故本次设计用它来做接收电路。内部由前置放大器限幅放大器带通滤波器检波器积分器及整形电路构成。工作过程如下接收的回波信号先经过前置放大器和限幅放大器，将信号调整到合适幅值的矩形脉冲，由滤波器进行频率选择，滤除干扰信号，再经整形，送给输出端。当接收到与滤波器中心频率相符的回波信号时，其输出对中断的允许开放实行两级控制。即以位作为总控制位，以各中断源的中断允许位作为分控制位。