单片机的密封罐液位监控系统设计
目录
1 绪 论 1
1.1 研究的背景 1
1.2研究的主要内容 1
1.3应解决的关键问题 1
2 电路方案论证 2
2.1方案比较 2
2.1.1 激光测距 2
2.1.2 超声波测距 2
2.1.3浮球式液位计测距 2
2.1.4压力测距 2
2.2电路总体方案 3
3单片机概述 4
3.1 STC89C52主要性能 4
3.2 STC89C52外部结构及特性 4
3.3 STC89C52内部组成 6
4 超声波测距模块 8
4.1 超声波传感器介绍 8
4.2 型号HCSR04超声波测距模块的性能及其特点 9
4.3 HCSR04的管脚排列和电气参数 10
4.3.1 管脚简介 10
4.3.2 HCSR04的电气参数 10
4.3.3 HCRS04超声波测距原理 11
5系统硬件电路设计 12
5.1单片机最小系统 12
5.1.1 复位电路 12
5.1.2晶振电路 13
5.2 驱动显示电路及报警电路 13
5.2.1 1602LCD液晶显示屏 13
5.2.2 蜂鸣器报警 17
5.3 5V稳压电路 17
5.4温度检测电路 18
5.4.1 温度检测方案的分析 18
5.4.2 数字温度传感器DS18B20简介 18
5.5.3 DS18B20的结构及电路 18
6系统程序的设计 20
6.1主程序 20
6.2显示数据子程序 21
6.3报警子程序 21
6.4按键子程序 22
7. 系统调试 23
7.1 系统硬件调试 24
7.2 系统软件调试 25
7.3 系统设置操作 25
7.4 系统调试中问题 26
结 论 27
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
参考文献 24
附录1 25
附录2 35
致谢 36
1 绪 论
在不断发展的今天，大规模的集成电路和微电子技术在日益成熟。随着人们生活水平的提高，各种功能强大而又丰富的电子产品在被开发出来并越来越经济实用。单片机之所以在各个领域被普遍的推广，其小巧的体积、强大的功能、高能经济的性价比在被越来越多的人认可。单片机从本质上说就是一个微型计算机。其强大的处理能力能兼容于各种应用系统设计。如电气、机械、化工制造业等。在国民的生活和经济体系中发挥着日益强的的功能。在许多工业生产系统中，有些液体含剧毒和腐蚀性。超声波是通过声波进行测量，其解决了测量难的问题。
1.1 研究的背景
近年来，在人民生活和工业生产中，单片机技术已经在各个领域渗透并发挥作用。由于社会的多元化发展，各种基于单片机的设计被开发出来，满足于人民生活。其小巧的体积、强大的功能、高能经济的性价比在被越来越多的人认可。其强大的兼容性表明单片机可以应用与任何的电子系统。在工业发展中，常常需要各种液位测量仪对存储罐高度进行测量。由于测量时高度实时变化，其动态信号是瞬时的。数据的稳定性、精确性等受到各方面因素的影响。液位测量是基于液位高度改变时其物理参数会进行变化的原理来实现的。随着电子技术的发展，如今各种液位测量传感器的种类越来越多，性能也越来越好。
1.2研究的主要内容
该课题《基于单片机的密封罐液位监控系统设计》由单片机的最小系统为主体，由超声波测距模块，显示驱动电路，5伏直流稳压电路，温度传感器等组成。使用超声波测距模块进行测距，对数据进行处理，从而传给单片机系统，由LCD实时显示出来。其采用的是5V稳压直流电源。
1.3应解决的关键问题
电路设计和搭建的硬件时需要解决的关键问题是：超声波测距时外界对其产生的干扰。
2、超声波测距先采用软件编程实现，并且通过仿真验证其正确性。
2 电路方案论证
2.1方案比较
2.1.1 激光测距
激光测距有两种方法：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程：发出的激光碰到被测物体后反射回测距仪，测距仪在同一时间内计算激光往返时间。由于光速已知，其与往返时间一半的乘积，这是测距仪和测量对象之间的实际距离。相位法测距的过程：使用一定频率的无线波段，在调制激光束幅度的同时测定光束往返测线一次后所产生的相位延迟，基于光的调制波长转换，得出相位延迟的一个距离，即为往返线所需的时间后，通过间接的方法确定其距离。
2.1.2 超声波测距
超声波测距原理：声波其在介质的传播速度是一定的，其在遇到被测物体后反射回来由接收器接收，声波在发射到被接受之间存在一个时间差，通过公式可算出实际距离。声波在发射的瞬间开始计时，其在介质中传播，遇到障碍物时折回，由接收器开始接收，同时停止计时。
2.1.3浮球式液位计测距
浮球式液位传感器的原理是漂浮在液面上的且比重小于0.5的磁性浮球连接在测量导管上，并沿着测量导管上下移动。测量元件装于导管内，其将被测信号在外磁的作用下转变成正比例的的电阻信号。最后将其变为标准信号输出。
2.1.4压力测距
压力式传感器是一种用于液位测量的传感器，其原理是基于所测液体的高度与液体静压成一定比例，利用外国先进的压力敏感传感器，如陶瓷电容或隔离扩散硅。其本质是将静压转化为电信号。最后经过线性修正和温度补偿。最终转化为标准的电信号。
以上四种方案是目前主流的液位测距传感器，经过四种方案的对比，由于超声波是一种属于在弹性介质中的机械震荡，其纵向分辨率较高，对于测量黑暗情况下的物体具有一定的优势。超声波传感器是通过声波对被测物体进行测量。其与被测物体不直接接触，所以对有毒、腐蚀性液体的测量有着十分强的适应性，是理想的密封罐液位测量传感器。
2.2电路总体方案
1 绪 论 1
1.1 研究的背景 1
1.2研究的主要内容 1
1.3应解决的关键问题 1
2 电路方案论证 2
2.1方案比较 2
2.1.1 激光测距 2
2.1.2 超声波测距 2
2.1.3浮球式液位计测距 2
2.1.4压力测距 2
2.2电路总体方案 3
3单片机概述 4
3.1 STC89C52主要性能 4
3.2 STC89C52外部结构及特性 4
3.3 STC89C52内部组成 6
4 超声波测距模块 8
4.1 超声波传感器介绍 8
4.2 型号HCSR04超声波测距模块的性能及其特点 9
4.3 HCSR04的管脚排列和电气参数 10
4.3.1 管脚简介 10
4.3.2 HCSR04的电气参数 10
4.3.3 HCRS04超声波测距原理 11
5系统硬件电路设计 12
5.1单片机最小系统 12
5.1.1 复位电路 12
5.1.2晶振电路 13
5.2 驱动显示电路及报警电路 13
5.2.1 1602LCD液晶显示屏 13
5.2.2 蜂鸣器报警 17
5.3 5V稳压电路 17
5.4温度检测电路 18
5.4.1 温度检测方案的分析 18
5.4.2 数字温度传感器DS18B20简介 18
5.5.3 DS18B20的结构及电路 18
6系统程序的设计 20
6.1主程序 20
6.2显示数据子程序 21
6.3报警子程序 21
6.4按键子程序 22
7. 系统调试 23
7.1 系统硬件调试 24
7.2 系统软件调试 25
7.3 系统设置操作 25
7.4 系统调试中问题 26
结 论 27
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
参考文献 24
附录1 25
附录2 35
致谢 36
1 绪 论
在不断发展的今天，大规模的集成电路和微电子技术在日益成熟。随着人们生活水平的提高，各种功能强大而又丰富的电子产品在被开发出来并越来越经济实用。单片机之所以在各个领域被普遍的推广，其小巧的体积、强大的功能、高能经济的性价比在被越来越多的人认可。单片机从本质上说就是一个微型计算机。其强大的处理能力能兼容于各种应用系统设计。如电气、机械、化工制造业等。在国民的生活和经济体系中发挥着日益强的的功能。在许多工业生产系统中，有些液体含剧毒和腐蚀性。超声波是通过声波进行测量，其解决了测量难的问题。
1.1 研究的背景
近年来，在人民生活和工业生产中，单片机技术已经在各个领域渗透并发挥作用。由于社会的多元化发展，各种基于单片机的设计被开发出来，满足于人民生活。其小巧的体积、强大的功能、高能经济的性价比在被越来越多的人认可。其强大的兼容性表明单片机可以应用与任何的电子系统。在工业发展中，常常需要各种液位测量仪对存储罐高度进行测量。由于测量时高度实时变化，其动态信号是瞬时的。数据的稳定性、精确性等受到各方面因素的影响。液位测量是基于液位高度改变时其物理参数会进行变化的原理来实现的。随着电子技术的发展，如今各种液位测量传感器的种类越来越多，性能也越来越好。
1.2研究的主要内容
该课题《基于单片机的密封罐液位监控系统设计》由单片机的最小系统为主体，由超声波测距模块，显示驱动电路，5伏直流稳压电路，温度传感器等组成。使用超声波测距模块进行测距，对数据进行处理，从而传给单片机系统，由LCD实时显示出来。其采用的是5V稳压直流电源。
1.3应解决的关键问题
电路设计和搭建的硬件时需要解决的关键问题是：超声波测距时外界对其产生的干扰。
2、超声波测距先采用软件编程实现，并且通过仿真验证其正确性。
2 电路方案论证
2.1方案比较
2.1.1 激光测距
激光测距有两种方法：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程：发出的激光碰到被测物体后反射回测距仪，测距仪在同一时间内计算激光往返时间。由于光速已知，其与往返时间一半的乘积，这是测距仪和测量对象之间的实际距离。相位法测距的过程：使用一定频率的无线波段，在调制激光束幅度的同时测定光束往返测线一次后所产生的相位延迟，基于光的调制波长转换，得出相位延迟的一个距离，即为往返线所需的时间后，通过间接的方法确定其距离。
2.1.2 超声波测距
超声波测距原理：声波其在介质的传播速度是一定的，其在遇到被测物体后反射回来由接收器接收，声波在发射到被接受之间存在一个时间差，通过公式可算出实际距离。声波在发射的瞬间开始计时，其在介质中传播，遇到障碍物时折回，由接收器开始接收，同时停止计时。
2.1.3浮球式液位计测距
浮球式液位传感器的原理是漂浮在液面上的且比重小于0.5的磁性浮球连接在测量导管上，并沿着测量导管上下移动。测量元件装于导管内，其将被测信号在外磁的作用下转变成正比例的的电阻信号。最后将其变为标准信号输出。
2.1.4压力测距
压力式传感器是一种用于液位测量的传感器，其原理是基于所测液体的高度与液体静压成一定比例，利用外国先进的压力敏感传感器，如陶瓷电容或隔离扩散硅。其本质是将静压转化为电信号。最后经过线性修正和温度补偿。最终转化为标准的电信号。
以上四种方案是目前主流的液位测距传感器，经过四种方案的对比，由于超声波是一种属于在弹性介质中的机械震荡，其纵向分辨率较高，对于测量黑暗情况下的物体具有一定的优势。超声波传感器是通过声波对被测物体进行测量。其与被测物体不直接接触，所以对有毒、腐蚀性液体的测量有着十分强的适应性，是理想的密封罐液位测量传感器。
2.2电路总体方案
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