【正文】 nd its superiority by ultrasonic signal source. First of all, gas,liquid, ultrasonic in solid and solution of effective munication is body the ultrasonic no harmful radiation,has a strong perating ability,good directivity, easy access to a centralized energy, propagation distance in the medium. It is widely used in petroleum, chemical and many other fields. And now the single chip technology has bee increasingly mature, low prices, excellent performance, high flexibility, good stability. This paper takes AT89C51 MCU as the core ponent of Bee system with ultrasonic technology, a non contact type liquid level detection and control system design, has the important practical significance and application value. Keywords: liquid level measurement。 ultrasonic sensor 目錄 III 目 錄 摘 要 .......................................................................................................................................... I 1 緒論 ........................................................................................................................................ 1 論文研究背景與意義 ................................................................................................ 1 國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀 .................................................................................................... 1 2 設(shè)計總體思路 ........................................................................................................................ 1 超聲波液位控制系統(tǒng)的 設(shè)計要求 ............................................ 錯誤 !未定義書簽。 設(shè)計方案 .................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 LED 的顯示電路的設(shè)計 ................................................. 錯誤 !未定義書簽。諸如工業(yè)自動控制，工程建設(shè)測量和水位高度等方面的測量。然而超聲波液位儀在實際應(yīng)用中也有很多局限性會對測量數(shù)據(jù)的精確度造成一定的影響。如何解決這些問題具有較大的現(xiàn)實意義。自動監(jiān)控，傳輸和處理好水位和水庫現(xiàn)代化建設(shè)提供基本信息。我們可以用遙控器控制，坐在儀器可以檢測和控制領(lǐng)域 。 第一種和第二 種方法， 主要是 技術(shù)上的困難， 另外 成本 比較 高，一般只 適合 用于軍事工業(yè) 上，而 超聲波測距 的 技術(shù) 則相反首先，它的技術(shù)難度較小且成本也比較低廉，所以它比較適合 用于民用 上的 推廣。 因為 超聲波 有著 能量消耗 緩慢 的優(yōu)點， 所以無論是 在 哪種 介質(zhì)中 進行的 的傳播， 無論 距離 的長短 ， 都適 合使用。由于使用 超聲波 在 檢測 時 往往更 加的 快速， 更加的 方便， 同時也比較 簡單， 容 易做到實時控制， 另外，還能夠 滿足 于 工業(yè) 上的 測量精度 這一 實際 難題 ，因 此，在 移動機器人的研究與開發(fā) 當中也常常用到它 。 在非接觸式檢測這方面 超聲波測距 有著極為顯著的優(yōu)勢。當被測物體 存 在一 定的黑暗，灰塵，煙霧，電磁干擾 等因素 的 影響時 ， 超聲波有著很強的適應(yīng)能力 。尤其 適 和使用 于空氣的范圍內(nèi)，由于 在 空氣 中的 速度慢，沿傳播方向的結(jié)構(gòu) 的 信息，很容易 被 檢測到回波 的 信號， 因此，它 具有很高的分辨率， 另外，它的 計算精度 也遠遠的 高于其他方法；河北科技師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計 2 同時 超聲波傳感器 還 具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小的特點， 可靠性高， 信號 容易處理 。 2 設(shè)計總體思路 超聲波液位控制系統(tǒng)設(shè)計要求： (1)測 量液位高度 h 的范圍要求為 h≤5M； (2)能夠?qū)崿F(xiàn)上下液位高度的控制； (3)達到上下限高度時能夠自動控制； (4)通過溫度檢測來對聲速進行修正； (5)假如出現(xiàn)故障時可以自動報警； (6)數(shù)碼管顯示； 設(shè)計具體內(nèi)容： (1)AT89C51 主控單元電路； (2)超聲波發(fā)射電路； (3)超聲波接收電路； (4)溫度補償電路； (5)報警及顯示電路； （ 6）液位控制電路； 設(shè)計方案 超聲波液位測量系統(tǒng)主要由 AT89C51 單片機、溫度檢測 電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、 LED 顯示電路、報警電路 以及控制執(zhí)行電路 等組成。 3 硬件設(shè)計 單片機系統(tǒng) 單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)，具有一個完整 得 計算機所需要的大部分部件： 例如 CPU，內(nèi)存，總線系統(tǒng)等 等 。 眼下 應(yīng)用 的 最 為廣泛 的 8 位單片機還是 intel 公司開發(fā) 的 51 系列單片機 。因此，在 本設(shè)計 當中使 用的是 AT89C51 單片機 。 AT89C54 采用 了美國的 ATMEL 公司的 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造， 和 工業(yè)標準 上 的 MCS51 指令集 以及 輸出管腳相兼容， 因為 AT89C51 將多 種 功能的 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在 了 單個芯片 當 中， 同時， ATMEL 公司生產(chǎn) 的 AT89C51還 是一種高效 的 微控制器 件 ，它為很多嵌入式 的 控制系統(tǒng)提供了一種靈活性 非常 高 并 且價格低 廉的方案。 AT89C51 各引腳功能 AT89C51 提供以下標準功能： 4KB 的 Flash 閃速存儲器， 128B 內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O口線，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時鐘電路，同時， AT89C51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。 AT89C51 采用 PDIP 封裝形式，引腳配置如圖 2 所示 ： 河北科技師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計 4 圖 2 AT89C51 的引腳圖 AT89C51 芯片的各引腳功能為： P0 口：這組引腳共有 8 條， 為最低位。 P0 口為開漏輸出，在作為通用 I/O 使用時，需要在外部接上拉電阻。 P2 口：這組引腳的第一功能與上述兩組引腳的第一功能相同即它可以作為通用 I/O口使用，它的第一 功能和 P0 口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高 8 位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不是像 P0 口那樣傳送存儲器的讀 /寫數(shù)據(jù)。 ALE：地址鎖存允許線，配合 P0 口的第二功能使用，在訪問外部存儲器時， 89C51的 CPU 在 引腳線去傳送隨后而來的片外存儲器讀 /寫數(shù)據(jù)。該脈沖序列可以作為外部時鐘源或定時脈沖使用。 /PSEN：片外 ROM 的選通線，在訪問片外 ROM 時， 89C51 自動在 /PSEN 線上產(chǎn)生一個負脈沖，作為片外 ROM 芯片的讀選通信號。通常 89C51 復(fù)位有自動上電復(fù)位和人工按鍵復(fù)位兩種。 外圍電路的設(shè)計 超聲波的發(fā)射 壓電超聲換能器的壓電石英晶體 是通過 諧振器工作 來 使用 的 。當它的兩極外加脈沖信號 時 ， 它的 頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率，壓電諧振的發(fā)生，和共振的振動產(chǎn)生的超聲波，然后超聲波發(fā)生器；反之，如果不是兩個電極的電壓，當共振板接收到超聲波，壓迫壓電振動，機械能量轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器。 河北科技師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計 6 圖 超聲波發(fā)射電路 超聲波的接收 超聲波接收電路芯片 CX20xx6A 是接收紅外探測器， 經(jīng) 常 被 用于 紅外線的 遙控接收器。實驗結(jié)果表明，使用 CX20xx6A 接收超聲（高電平輸出信號無），具有良好的靈敏度 且它的 抗干擾能力 也比較 強 。所謂靜態(tài)顯示，每個顯示將占用的 I / O 接口鎖存功能的筆段字形代碼分離。在顯示電路的設(shè)計，單片機 P0 ~ P2 口控制數(shù)碼管顯示，此連接到單片機的引腳資源的浪費，但理論知識是比較低的，和超聲波發(fā)射和接收電路不需要銷大量的支持，所以我選擇這樣的方式。顯示裝置及其驅(qū)動電路原理圖 如圖 所示 河北科技師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計 8 圖 顯示電路 用于顯示控制系統(tǒng)的計算機測量和數(shù)據(jù)有一個發(fā)光二極管（ LED 數(shù)碼管顯示或）和液晶顯示器（ LCD）。陰陽分，數(shù)碼管，本系統(tǒng)采用 8 段 LED，如圖所示，每個數(shù)碼管的內(nèi)部有 8 個發(fā)光二極管，陰極公共端由 8 個發(fā)光二極管連接在一起，正常顯示公共端低電平（接地），發(fā)光二極管是光依賴 adp 引腳是高水平的。 由于系統(tǒng)中顯示的內(nèi)容比較簡單，顯示數(shù)量不多，所以數(shù)碼管方便、經(jīng)濟。如圖所示。由 8 個發(fā)光二極管顯示，其中 7 個發(fā)光二極管，字體 ” 每個沖程 8” （部分）一 ~ G，另一點是 DP 發(fā)光二極管 。為了保護 LED 免受損壞，需要外部電流限制電阻器 。為了節(jié)省端口和降低功耗，系統(tǒng)采用動態(tài)掃描顯示模式。此連接線連接在一起的場數(shù)，因此，顯示不同的內(nèi)容，必須輪流顯示的方式，即，在一個時刻，只是一位字位線的選通，其他每個字中的位線斷開狀態(tài)，而場線的一個相應(yīng)的輸出顯示字段代碼字符。在這個系統(tǒng)中，該字線選通不通過 npn8050 三極管的導(dǎo)通與截止的控制，即晶體管在 “ 開始 ” 狀態(tài)。單片機的使用是在七段數(shù)碼顯示最。LED 引腳說明如圖 （ 1） 所示： 河北科技師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計 10 圖 （ 1） LED 引腳排列 （ 2） LED 譯碼方式 解碼方法由顯示字符定義的轉(zhuǎn)