超声波液位变送器的设计
摘 要这次毕业设计最终实现了一种超声波液位变送器，选用了STC89C51单片机来作为控制器，通过STC89C51单片机最小系统电路、液晶屏显示电路、DAC0832等电路的设计，实现对液位高达0.3cm精度的测量，液位高度测量范围可以达到0~5米之间，并且将能够实现较高清晰度的液晶显示功能，该系统的最终输出结果是以电流形式表征液位的高低，将0~5米的液位高度以4~20mA电流形式进行输出。在进行硬件电路设计时，把所有无用和可有可无的功能模块和电子元件进行裁剪，在软件上将使用不到的变量和函数进行屏蔽，使软件代码量可以完成大幅度压缩。验证环节中对超声波液位变送器控制系统的设计成果进行了逐个测试，通过测试结果数据的明白显示，反映出了本超声波液位变送器控制系统具有极高的实用价值和推广潜力。
目录
一、 引言
（一） 超声波液位变送器的发展背景
（二） 超声波液位变送器的国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 方案设计及元器件选择
（一） 超声波测量液位原理简述
（二） 超声波液位变送器的方案设计
（三） STC89C51单片机处理器简介
（四） 超声波传感器探头简介
（五） DAC0832数模转换器简介
三、 系统硬件设计
（一） 最小系统电路设计
（二） 超声波液位测量电路设计
（三） 电流源输出电路设计
（四） 液位显示电路设计
（五） 按键电路设计
四、 系统软件设计
（一） 超声波液位变送器的主程序流程设计
（二） 液位测量流程设计
（三） 电流源输出流程设计
（四） 液晶显示流程设计
五、 仿真调试
总结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 程序
引言
超声波液位变送器的发展背景
超声波液位变送器系统的完成不只依靠研发者的卓越智慧，更与电子器件的研发生产技术的持续完善有密 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
切关系，在大规模集成电路技术出现之前，假如要实现一个简单的功效常常必需多个繁复的电路进行相互之间连接才可以实现，而自从有了集成芯片，单片芯片就可以实现多种复杂的功能，所以在这之前只能停留在想象阶段的设计方案都得到了完美的实现。
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图1 超声波液位测量器
智能超声波液位变送器系统可以完成对外部信号的高速采集并且交由内部高性价比内核进行快速运算并得到结果，通过软硬件电路的灵活配合实现高速的识别、运算、校验和判别等性能，这类效果的完成颠覆了人们内心中还保存着的对传统超声波液位变送器系统的深刻记忆，并且这类智能功能的完成也表示着电子技术已经进入了一个崭新的时代，在此基础上本设计把提出对一款智能超声波液位变送器控制系统的构建，通过对这款系统的预期目标、发展现状和软硬件系统的构建，来验证设计方案的可行性。本课题所说的智能超声波液位变送器控制系统事实上指的是在系统内部植入了一定程度的智能处理代码的控制系统，与传统的系统作比较它已不再是一种普通的控制系统了，因为里面通过微处理器芯片并且结合具有高效智能的程序代码当作组合，所以其智能程度尤为高，在硬件上通过对智能传感器以及其他驱动器的构建，它将能够实现许多传统超声波液位变送器控制系统所不具备的智能功能。二十世纪中期是电子技术的一个重大转变时期，当时半导体技术初露头角，早期的半导体生产技术已经使得半导体材料表现出了优秀的属性特征，这一现象被许多科学家意识到在未来不久电子系统将进入半导体时代，果不其然在不到十年间的时间中，越来越多的半导体器件被配置出来并迅速投入到了应用，二极管、三极管是最为常见的半导体材料，有了这些半导体材料角色的加入，电路中的电压电流放大已经能够表现的随心所欲，许许多多的智能技术都是以这类性能作为前提的。因为单片机芯片的发明所需要半导体技术、集成电路技术、总线技术和控制器技术等多门技术学科作为铺垫，因此单片机的完成是多门学科的一个综合产物，通过微处理器结合代码程序而实现超声波液位变送器控制系统就这样具有了非常高程度的智能特性，它在很大程度上把研发人员的设计思想进行全面表现。伴随着经济水平和科学技术的不断前进人们对于高性能的超声波液位变送器系统的追求脚步始终没有停止，在半导体技术和微处理器研发技术还没有出现并且完善之前，智能超声波液位变送器控制系统是不可能完成的，人们许许多多的想法都只能停留在想象阶段，直到单片机技术成熟之后，智能超声波液位变送器控制系统才开始持续涌入人们的生产生活中。本课题把以此为背景配置一种以STC89C51单片机当作控制器的智能超声波液位变送器系统，在目标和性价比性能上对如今市场上的产品现状进行优化和增加。
超声波液位变送器的国内外发展现状
通过对现如今市面上一切的超声波液位变送器系统产品进行综合较为后可以发现，高端产品和中低端产品的价格区间具备很大一部分重叠区，差距不是很大，目前国内对高端产品的研究技术掌握力度还不是很够，而中低端产品和高端产品不论是在价格方面还是性能方面都没有足够的竞争力。超声波液位变送器系统的高度集成技术是国际上厂家的研究重点，把完成超声波液位变送器系统的所有功能的电路一切合成在一片硅片中并且将全部接口管脚引出来，这是未来超声波液位变送器系统的最终发展趋势。超声波液位变送器控制系统的研究技术的掌握程度现如今在国际上含有较为明显的差距，欧美一些发达国家因为对超声波液位变送器系统开始研究的时间比较早，因此在经过多年不断优化和优化过程中催生出许多上手了顶尖技术的企业，而国内多所企业和大学当前正沉下心去并且以攻坚克难的态度在对高档超声波液位变送器控制系统进行设计。
本文主要研究内容
本论文设计了一种超声波液位变送器系统，下面是本论文将要完成的设计内容和功能指标：
配置HCSR04型超声波传感器电路，结合单片机能够实现对液位高度的测量。
在单片机内部能够根据超声波探头测得的液位高度，换算成4~20mA电流形式进行输出，对应关系呈线性。
配置DAC0832电路，能够通过单片机的控制实现电流源信号的输出。
4、具有启动/暂停按键功能，通过按动按键可以快速切换系统模式，并且工作模式可以通过液晶屏进行清楚显示；
5、配置LCD1602液晶显示电路，通过单片机的并行总线驱动，从而实现对各待测参数的显示功能；
方案设计及元器件选择
超声波测量液位原理简述
这里主要对超声波液位变送器的工作原理进行简述，如下图所示，将超声波液位变送器探头置于水平面上方，进行液位高度测量时，超声波液位变送器向水面超声波，超声波在传送到挡板时将会被反射回来并被超声波液位变送器的超声波模块接收到。由于超声波在空气中的传播速度为340m/s，因此只要将超声波的传播时间t测量到就可以得到被测物体的液位高度h，公式如下：
目录
一、 引言
（一） 超声波液位变送器的发展背景
（二） 超声波液位变送器的国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 方案设计及元器件选择
（一） 超声波测量液位原理简述
（二） 超声波液位变送器的方案设计
（三） STC89C51单片机处理器简介
（四） 超声波传感器探头简介
（五） DAC0832数模转换器简介
三、 系统硬件设计
（一） 最小系统电路设计
（二） 超声波液位测量电路设计
（三） 电流源输出电路设计
（四） 液位显示电路设计
（五） 按键电路设计
四、 系统软件设计
（一） 超声波液位变送器的主程序流程设计
（二） 液位测量流程设计
（三） 电流源输出流程设计
（四） 液晶显示流程设计
五、 仿真调试
总结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 程序
引言
超声波液位变送器的发展背景
超声波液位变送器系统的完成不只依靠研发者的卓越智慧，更与电子器件的研发生产技术的持续完善有密 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
切关系，在大规模集成电路技术出现之前，假如要实现一个简单的功效常常必需多个繁复的电路进行相互之间连接才可以实现，而自从有了集成芯片，单片芯片就可以实现多种复杂的功能，所以在这之前只能停留在想象阶段的设计方案都得到了完美的实现。
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图1 超声波液位测量器
智能超声波液位变送器系统可以完成对外部信号的高速采集并且交由内部高性价比内核进行快速运算并得到结果，通过软硬件电路的灵活配合实现高速的识别、运算、校验和判别等性能，这类效果的完成颠覆了人们内心中还保存着的对传统超声波液位变送器系统的深刻记忆，并且这类智能功能的完成也表示着电子技术已经进入了一个崭新的时代，在此基础上本设计把提出对一款智能超声波液位变送器控制系统的构建，通过对这款系统的预期目标、发展现状和软硬件系统的构建，来验证设计方案的可行性。本课题所说的智能超声波液位变送器控制系统事实上指的是在系统内部植入了一定程度的智能处理代码的控制系统，与传统的系统作比较它已不再是一种普通的控制系统了，因为里面通过微处理器芯片并且结合具有高效智能的程序代码当作组合，所以其智能程度尤为高，在硬件上通过对智能传感器以及其他驱动器的构建，它将能够实现许多传统超声波液位变送器控制系统所不具备的智能功能。二十世纪中期是电子技术的一个重大转变时期，当时半导体技术初露头角，早期的半导体生产技术已经使得半导体材料表现出了优秀的属性特征，这一现象被许多科学家意识到在未来不久电子系统将进入半导体时代，果不其然在不到十年间的时间中，越来越多的半导体器件被配置出来并迅速投入到了应用，二极管、三极管是最为常见的半导体材料，有了这些半导体材料角色的加入，电路中的电压电流放大已经能够表现的随心所欲，许许多多的智能技术都是以这类性能作为前提的。因为单片机芯片的发明所需要半导体技术、集成电路技术、总线技术和控制器技术等多门技术学科作为铺垫，因此单片机的完成是多门学科的一个综合产物，通过微处理器结合代码程序而实现超声波液位变送器控制系统就这样具有了非常高程度的智能特性，它在很大程度上把研发人员的设计思想进行全面表现。伴随着经济水平和科学技术的不断前进人们对于高性能的超声波液位变送器系统的追求脚步始终没有停止，在半导体技术和微处理器研发技术还没有出现并且完善之前，智能超声波液位变送器控制系统是不可能完成的，人们许许多多的想法都只能停留在想象阶段，直到单片机技术成熟之后，智能超声波液位变送器控制系统才开始持续涌入人们的生产生活中。本课题把以此为背景配置一种以STC89C51单片机当作控制器的智能超声波液位变送器系统，在目标和性价比性能上对如今市场上的产品现状进行优化和增加。
超声波液位变送器的国内外发展现状
通过对现如今市面上一切的超声波液位变送器系统产品进行综合较为后可以发现，高端产品和中低端产品的价格区间具备很大一部分重叠区，差距不是很大，目前国内对高端产品的研究技术掌握力度还不是很够，而中低端产品和高端产品不论是在价格方面还是性能方面都没有足够的竞争力。超声波液位变送器系统的高度集成技术是国际上厂家的研究重点，把完成超声波液位变送器系统的所有功能的电路一切合成在一片硅片中并且将全部接口管脚引出来，这是未来超声波液位变送器系统的最终发展趋势。超声波液位变送器控制系统的研究技术的掌握程度现如今在国际上含有较为明显的差距，欧美一些发达国家因为对超声波液位变送器系统开始研究的时间比较早，因此在经过多年不断优化和优化过程中催生出许多上手了顶尖技术的企业，而国内多所企业和大学当前正沉下心去并且以攻坚克难的态度在对高档超声波液位变送器控制系统进行设计。
本文主要研究内容
本论文设计了一种超声波液位变送器系统，下面是本论文将要完成的设计内容和功能指标：
配置HCSR04型超声波传感器电路，结合单片机能够实现对液位高度的测量。
在单片机内部能够根据超声波探头测得的液位高度，换算成4~20mA电流形式进行输出，对应关系呈线性。
配置DAC0832电路，能够通过单片机的控制实现电流源信号的输出。
4、具有启动/暂停按键功能，通过按动按键可以快速切换系统模式，并且工作模式可以通过液晶屏进行清楚显示；
5、配置LCD1602液晶显示电路，通过单片机的并行总线驱动，从而实现对各待测参数的显示功能；
方案设计及元器件选择
超声波测量液位原理简述
这里主要对超声波液位变送器的工作原理进行简述，如下图所示，将超声波液位变送器探头置于水平面上方，进行液位高度测量时，超声波液位变送器向水面超声波，超声波在传送到挡板时将会被反射回来并被超声波液位变送器的超声波模块接收到。由于超声波在空气中的传播速度为340m/s，因此只要将超声波的传播时间t测量到就可以得到被测物体的液位高度h，公式如下：
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