最新傳感器課程設(shè)計(jì)超聲波測(cè)液位(編輯修改稿)
2025-07-20 22:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ； C 為 超 聲 波 在 空 氣 中 的 傳 播 速 度 ； T 為 測(cè) 量 距 離傳 播 的 時(shí) 間 差 (T 為 發(fā) 射 到 接 收 時(shí) 間 數(shù) 值 的 一 半 )。 圖 2 超聲波液位測(cè)量示意圖傳感器課程設(shè)計(jì)5四、電路的工作原理本設(shè)計(jì)中采用反射式的方式，超聲波傳感器發(fā)射超聲波，遇到液面后超聲波被反射回來，超聲波接收探頭接收超聲波。其間通過單片機(jī)的控制，I/O 口輸出控制信號(hào)從 NE555 振蕩器輸入到 CD4069 驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射電路， 超聲波發(fā)生電路產(chǎn)生 40KHz 的調(diào)制脈沖，經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換為超聲波信號(hào)向前方空間發(fā)射。經(jīng)過液面反射后超聲波接收探頭將接收到的超聲波送到單片機(jī)進(jìn)行處理。輸出由LED 數(shù)碼管顯示，通過盲區(qū)的消除以及環(huán)境溫度的采樣，提高了測(cè)距的精確度。利用超聲波傳輸中距離與時(shí)間的關(guān)系，采用 AT89C51 單片機(jī)進(jìn)行控制及數(shù)據(jù)處理，設(shè)計(jì)出了能精確測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間距離的超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)。利用所設(shè)計(jì)出的超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)液面進(jìn)行了測(cè)試，采集當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度獲得精確的速度，計(jì)算出液面距離。此系統(tǒng)具有易控制、工作可靠、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)時(shí)檢測(cè)液位。AT89C51 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 4K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用某公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得AT89C51 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89C51具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié) Flash，128 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89C51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止 [4]。傳感器課程設(shè)計(jì)6EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P10/T1P11/T2P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U1AT89C51C130pFC230pFY112MHzabfc gdedpa1b2dp3c4V5d6e7g8f9V 10J1R12680+5VABCDEF Gdpabfc gdedpa1b2dp3c4V5d6e7g8f9V 10J2R13680ABCDEF Gdpabfc gdedpa1b2dp3c4V5d6e7g8f9V 10J3R14680ABCDEF Gdpabfc gdedpa1b2dp3c4V5d6e7g8f9V 10J4R15680ABCDEF GdpIN1 C12C23 GND4fo5 C36OUT7 VCC8U3CX20106INT0+ C51uF+R2210KR21200KR2022K+5VINT0TRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC 8GND1U2NE555+12VP10P10VCC1D02GND3J5DS18B20P13+5V+5VR36KP13+C320uFR210KP14R11K發(fā)發(fā)發(fā)BUZZER+5VP1412341N4007BRIDGE1Vin1GND2+5V3U4LM7805CTVin1GND2 +12V3U5LM7812CT12 Jout1DC5V12 Jout2DC12V1 2 JinAC220VC71000uF 50VC8100uF 25VC10100uF 25VC91000uF 50V+C6330pF發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)R40發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)T40T115v12U1A406934U1B406956U1C406998U1D40691110U1E4069R1620kR191kR181k+5v+5v+5vabcdabcdQ5S8050Q4S8050Q3S8050Q2S8050R4680R5680R6680R7680R8680R9680R11680R10680ABCDEGFdpA BCDEGFdpS2SWPBS2SWPBQ1S8050 圖 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路圖傳感器課程設(shè)計(jì)7五、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇單元電路設(shè)計(jì)(1)電源電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用市電 220V，50Hz 供電，而單片機(jī)以及其它芯片均采用直流 5V和 12V 電壓供電。故需要設(shè)計(jì)降壓電路。本電路使用了由 LM7805 和 LM7812 構(gòu)成的橋式穩(wěn)壓整流電路。電路如圖 4 所示。12341N4007BRIDGE1Vin1GND2+5V 3U4LM7805CTVin1GND2+12V 3U5LM7812CT12Jout1DC5V12Jout2DC12V12JinAC220VC71000uF 50VC8100uF 25VC10100uF 25VC91000uF 50VT115va aaa圖 4 電源電路經(jīng)過降壓、橋式整流、濾波后通過 LM7805 穩(wěn)壓并直接為單片機(jī)和其它器件供電，作為齊納二極管/電阻組合的替換方案時(shí)，LM7805 和 LM7812 通?？梢愿纳朴行л敵鲎杩惯_(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí)，并降低靜態(tài)電流。LM7805 和 LM7812 可提供本地卡上穩(wěn)壓，結(jié)合單點(diǎn)調(diào)節(jié)，解決分配問題。由于足夠的散熱設(shè)置，LM7805 和LM7812 穩(wěn)壓器可提供 100mA 的輸出電流，同時(shí)還包含限流功能，以限制峰值輸出在安全值的范圍內(nèi)。LM7805 和 LM7812 為輸出晶體管提供了安全區(qū)域保護(hù)，限制內(nèi)部功耗。假如內(nèi)部功耗超出了散熱范圍，熱關(guān)斷電路將會(huì)啟動(dòng)，防止芯片過熱。(2) 顯示電路設(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，LED 數(shù)碼管的顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí),再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方
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