【正文】 第3章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 24 24 25 25 27 28 數(shù)據(jù)接收模塊 30 30 30 32第4章 設(shè)計調(diào)試與結(jié)果 33 33 34 34 無線傳輸模塊 34第5章 心得體會 37第6章 參考文獻(xiàn) 38參考文獻(xiàn) 38第1章 緒論近年來，隨著電子技術(shù)和信號處理技術(shù)的迅速發(fā)展，液位測量儀表中的測量技術(shù)也發(fā)展很快，經(jīng)歷了由機(jī)械式向機(jī)電一體化再到自動化的發(fā)展過程。電子式測量方法便是其中的重要成果之一。60%以上。超聲波液位測量有很多優(yōu)點(diǎn):它不僅能夠定點(diǎn)和連續(xù)檢測液位，而且能夠方便地提供遙控或遙控所需的信號。特別是超聲測位技術(shù)可以選用氣體、液體或固體來作為傳聲媒質(zhì)，因而有較大的適應(yīng)性。所謂超聲波就是指頻率高于20kHz的機(jī)械波，一般由壓電效應(yīng)或磁致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生；超聲波在超聲場中的物理特性和各種效應(yīng)研制而成的傳感器。器常用的材料是壓電晶體和壓電陶瓷，它是利用壓電材料的壓電效應(yīng)來工作的：逆壓電遇到障礙物時會被反射，利用單片機(jī)記錄超聲波發(fā)射的時間和接收到回波的時間，根據(jù)共振法的基本原理是調(diào)節(jié)超聲波的頻率，使得探頭和液面之間建立駐波共振狀態(tài)，頻差法就是讓超聲質(zhì)中的衰減量隨距離變化，根據(jù)接收信號和發(fā)射信號間的衰減量變化測量液位。頻差法需要調(diào)頻器產(chǎn)生調(diào)制頻率，衰減法超聲波外測液位檢測。例如:有的是高溫高壓，有的是低溫或它們的共同點(diǎn)是測量的感應(yīng)元件與被測液體接觸，即都等。機(jī)技術(shù)，結(jié)構(gòu)有了很大的改善、功能有了很大的提高。超聲波液位計具有廣泛的適用性，可以根據(jù)不同測量場合的需要，采用氣體介質(zhì)、液體介質(zhì)或固體介質(zhì)導(dǎo)聲。但其主要缺點(diǎn)是:音速隨溫度、儲存物料的化學(xué)成分和罐內(nèi)蒸汽的運(yùn)動而變化，影響測量精度。因此，研究超聲波在高精度測距系統(tǒng)中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。單片機(jī)引腳功能：Vcc（40腳）：正電源的引腳，工作電壓是5 V。時鐘信號電路如圖 。P0口在有外部擴(kuò)展存儲器時將會被作為地址/數(shù)據(jù)總線口，此時P0口就是一個真正的雙向口；而在沒有外部擴(kuò)展存儲器時，P0口也可以作為通用的I/O接口使用，但此時只是一個準(zhǔn)雙向口；另外，P0口的輸出級具有驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載的能力即輸出電流不小于800 uA。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。P3口的第二功能。對片內(nèi)含有EPROM的機(jī)型在編程時，這個引腳用于輸入編程脈沖/PROG的輸入端[5]。（3）/EA/Vpp（31腳）：/EA為片外程序存儲器訪選用端。而且，超聲波的測量是一種比較理想的的非接觸式的測距方法[6]。由于在常溫下超聲波在空氣中的傳播速度大約為340 m/s[7]，所以障礙物到發(fā)射探頭之間的距離為：S=340t/2=170t （21） 因為單片機(jī)內(nèi)部定時器的計時實際上就是對機(jī)器周期T的計數(shù)，而本設(shè)計中時鐘頻率fosc取12 MHz，設(shè)計數(shù)值N，則： T＝12/fosc=1μs （22） t=NT＝N（s） （23）S＝170NT＝170N/1000000（m） （24） 最終選擇了HCSR04超聲波測距模塊來完成對水位距離的測量。測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S))/2?；仨懶盘柕拿}沖寬度與所測的距離成正比。它是以發(fā)光二極管作筆段并按共陰極方式或共陽極方式連接后封裝而成的。右圖是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。當(dāng)然，LED的電流通常較小，一般均需在回路中接上限流電阻。而且價格較便宜，采用SPI總線通信模式電路簡單，操作方便。接收時，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設(shè)計更方便[10]。FIFO若自動應(yīng)答開啟，那么nRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號（自動應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR一致）。FIFO中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā)。若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入空閑模式2。若此時自動應(yīng)答開啟，接收方則同時進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號。相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息是從MISO輸出給MCU。如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功，TX_DS置高，同時TX_PLD從TX 接收數(shù)據(jù)時，首先將nRF24L01配置為接收模式，接著延遲130μs進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。最后接收成功時，若CE變低，則nRF24L01進(jìn)入空閑模式1。USB已經(jīng)是一個業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)了。所以中間采用了穩(wěn)壓芯片AS1117。同時在產(chǎn)品生產(chǎn)中應(yīng)用先進(jìn)的修正技術(shù)，確保輸出電壓和參考源精度在177。AT89S51224。畫出電路原理圖，然后根據(jù)電路原理圖，根據(jù)它要實現(xiàn)的功能和要求完成軟件部分的程主要包括超聲波發(fā)射、接收及數(shù)據(jù)處理程序，無線通信程序，顯示程序等模塊。由中斷程序完成數(shù)碼管顯示等。 i=0。 TR0=1。 EA=1。 Tx=0。 TH1=0。 EA=1。 if(succeed_flag==1) { distance_data=outeH。 // distance_data/=58。但是經(jīng)過這種處理之后，對于較高的液面，由于超聲波的回波時間減少，可能會在中斷尚未開啟之前就已經(jīng)產(chǎn)生了中斷觸發(fā)信號，此時便不能準(zhǔn)確的測量液位高度，因此系統(tǒng)會產(chǎn)生一定的盲區(qū)。 // TL0=0x77。weibai=1。weige=1。break。weibai=0。 outeL =TL1。//無線的初始化 TxDate[0]=b。//發(fā)送子函數(shù)void NRFSetTxMode(unint *TxDate){ //設(shè)置為發(fā)送模式 CE=0。//寫入數(shù)據(jù) /******下面有關(guān)寄存器配置**************/ NRFWriteReg(W_REGISTER+EN_AA,0x01)。 // 選擇射頻通道0x40 NRFWriteReg(W_REGISTER+RF_SETUP,0x07)。//保持10us秒以上} 數(shù)據(jù)接收模塊數(shù)據(jù)接收模塊主要可以分為主函數(shù)程序、無線接收數(shù)據(jù)模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊。 ET0=1。//設(shè)置為接收模式 GetDate()。 // 使能接收通道0自動應(yīng)答NRFWriteReg(W_REGISTER+EN_RXADDR,0x01)。 // 數(shù)據(jù)傳輸率1Mbps，發(fā)射功率0dBm，低噪聲放大器增益NRFWriteReg(W_REGISTER+CONFIG,0x0f)。 //寫入定時器0初始值 TL0=0x77。weibai=1。weige=1。break。weibai=0。其中包括HCSR04和nRF24L01模塊的初始化配置。在本系統(tǒng)中我們都進(jìn)行了仔細(xì)的檢杏，所以此步驟不會發(fā)生故障，這一步如果檢查不細(xì)通電后可能會造成不可想象的后果，所以這一步也至關(guān)重要。因為超聲波測距所能測的距離的大小與傳感器 的驅(qū)動功率、測量方法有很大關(guān)系，而從理論上來講，本設(shè)計系統(tǒng)采用的超聲波模塊測距時存在的盲區(qū)大約為2 cm左右，而且本設(shè)計理論上的測量距離范圍為2 cm～5 m，測量的誤差比較小，測量顯示值穩(wěn)定， cm，能滿足設(shè)計要求。在沒通電之前，先用萬用表檢查線路的正確性，并核對元器件的型號、規(guī)格是否符合要求。通電后檢查各器件引腳的電位，仔細(xì)測量各點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)的插座上的各點(diǎn)電位，若有高壓，將有可能損壞單片機(jī)以及相關(guān)