单片机的水位检测系统设计(附件)【字数：8160】
摘 要现如今，大型水箱是很多工厂生产过程中必不可少的生产部件，它的性能和工作质量的优劣不仅仅对生产的过程有着巨大影响，而且也关系着生产的安全的问题。所以，对水箱液位及时的检测就成了非常值得研究的问题。跟着急速进步的计算机技术、自动控制技术、传感器技术的步伐，科学研究也获得了更加多的可能。伴随着工业制造工艺的不断精进，出产技术的火速发展，工业制造对于水位检测也提出了更高的要求。而单片机检测系统以其高精度、可靠稳定、设置简单方便、造价成本低等等特点，所以在工业生产中被越来越多地被运用。本方案采取了超声波测距离传感器、A/D转换芯片、继电器、水泵以及AT89C51单片机。使用超声波来监测液面高度，具有检测准度高，速度快，稳定可靠等优点；采用单片机来计算液位高度。同时通过运算得到测量值判断是否超限报警，从而让检测更具智能性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1超声波水箱液位检测系统的研究背景 1
1.2超声波水箱液位检测系统的研究意义 1
1.3国内外发展状况 2
1.4设计的研究内容和方法 2
1.4.1工作内容 2
1.4.2工作方法 2
第二章 系统硬件设计 3
2.1系统总体功能概述 3
2.1.1各部分的功能 3
2.2核心芯片的选择 4
2.2.1单片机AT89C51 4
2.2.2 AT89C51单片机的特点 4
2.2.3管脚图和管脚说明 4
2.3超声波 5
2.3.2超声波的定义 5
2.3.3超声波的主要参数 5
2.3.4超声波的特性 5
2.4超声波传感器及其测距原理 6
2.4.1超声波传感器 6
2.4.2超声波传感器的构造 6
2.4.3超声波测距原理 7
2.4.4超声波发射电路 7
2.4.5超声波接受电路 8
2.5电源部分 9
2.6单片机外围及蜂鸣器电路 9
2.7显示电路 10
第三章 系统软件设计 11
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
1程序语言介绍 12
3.2软件功能概述 12
3.3主程序设计 13
3.4定时器T0终端服务程序 13
3.5超声波测距子程序 13
3.6LED显示子程序 14
第四章 系统调试和分析 15
4.1系统电路调试 15
4.2误差及特性分析 15
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
附 录 18 第一章 绪论
1.1超声波水箱液位检测系统的研究背景
在现代工业不断发展的过程中，水箱在生产不可缺失的重要生产部件。而对水箱的实时检测又显得更加的值得人们去关注。在现代科学的迅速成长下，超声波检测也得以更多的运用。同时超声波测距也被广泛地运用在检测液面高度上。相对于激光测距、微波测距的测量方法，因超声波在空气中的传播速度远小于激光和微波的缘故，对测量时间的精度要求就大大降低了。正因如此，运用超声波检测液面高度，以其构造简单，造价低廉，易于设计，不受传播介质影响的优势，在各个场合都得到了大量使用。但不可否定的超声波检测液面的高度也存在一些短处。例如：测量成效的切确与否会受外界温度等成分的影响。所以我们怎样去解决这些短处从而进一步地去提高测量的精度就具有极其重要的意义。
而今就按测量液位的检测部件与被测液体的接触与否，检测元件可以简单地区分为接触式的和非接触式两种。接触式测量方式主要包括:分布电极片、浮球杠杆、电容式水位计等。这些测量方式的相通点便是测量元件与被测物体有直接的接触,即都存在着与被测物体相接触的测量部件。因此长期而往一定存在这磨损、腐蚀等问题。这一弊端尤其体现在杆式结构装置的测量元件上。
非接触式的测量方式主要包括微波雷达水位仪、射线水位仪以及激光水位仪等。显而易见的,这类测量方式的共同点当然就是测量元件与被测物体不直接触碰。因为测量部件不容易受到被测物体的影响,也不会影响到被测物体。也正因为有着这样的优势，使得这类的测量仪器适用范围相对来说更加的广泛。超声波液面高度检测系统就属于非接触式水位测量中的一种。
1.2超声波水箱液位检测系统的研究意义
对水箱的液面高度进行实时的检测，在众多的工业生产中都必不可少。液面高度的检测是一种距离的测量，而一些传统的测量方式存在了很多弊端，尤其是在特殊物质进行检测时，像是对强酸、强碱的物质的高度进行测量，传统的电 极法因为采用差位分布电极的方式，通过触碰到元件后，元件上产生电的作用。元件因为长期触碰这样的强酸、强碱物质非常容易被腐蚀而失去灵敏性，所以对检测设备的抗腐蚀性提出了很高的要求。但是运用超声波作为检测工具的系统，利用的是超声波传播技术的原理，采取不需要直接触碰物质的测量方式，同时因为声波频率超出人耳听觉的频率范围，所以不会对操作职员有任何不良影响，而且测量精度也能够满足当下的工业需求。现如今，利用科学技术来解决生活与工作中的问题显得更具意义。通过这次的设计,不仅加深了本人对超声波的认知,对其原理的深入了解。另外本人也认识到单片机在各方面都很多的运用,尤其实在自动控制的领域它更是发挥着举足轻重的作用。
1.3国内外发展状况
随着电子技术的迅速进步涌现出微波雷达测距、激光测距及超声波测距。前两种方法因其技术难度大，成本高的问题，一般用于军事工业。相反的超声波测距则凭借其技术难度相对较低、成本低廉得到了大量的民用。这项技本也可用于工业测量领域。超声波凭借其定向能力大, 能量损耗低,在介质中传播距离较远,因而超声波常常被运用于测量距离,像是测 距仪和物 位测量仪等都可以通过超 声波来完成。凭借超声波检测的一般比较快捷、便利、计算简单、易于做到及时的控制,而且在测量准度方面能达到工业生产的需要,同时在移动机器人的研发上也得到大量的运用。随着自动测量和微机技术的发展,超声波测距的理论已经成长完善,超声波测距的应用也非常多。超声波声测距是一种因此在液位测量、汽车的自动导航等方面有很多的应用。特殊的是应用于气体测距，凭借声波在空气中声波速较慢，因而其正确度也较其他方法略高的。
水位控制在海内多个产业应用已经很是普及，但从海内制造的液位控制器来说，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，还是存在有些差距。目前，我国的液位控制主要采纳的分布电极方式，他只能检测特定的高度，不能对液面的高度进行及时的检测。源于工业过程控制的需要，以及高新技术的不断开发，海外的液位控制系统成长急速，并在智能化、自顺应、参数自整定方面取得成效。
目 录
第一章 绪论 1
1.1超声波水箱液位检测系统的研究背景 1
1.2超声波水箱液位检测系统的研究意义 1
1.3国内外发展状况 2
1.4设计的研究内容和方法 2
1.4.1工作内容 2
1.4.2工作方法 2
第二章 系统硬件设计 3
2.1系统总体功能概述 3
2.1.1各部分的功能 3
2.2核心芯片的选择 4
2.2.1单片机AT89C51 4
2.2.2 AT89C51单片机的特点 4
2.2.3管脚图和管脚说明 4
2.3超声波 5
2.3.2超声波的定义 5
2.3.3超声波的主要参数 5
2.3.4超声波的特性 5
2.4超声波传感器及其测距原理 6
2.4.1超声波传感器 6
2.4.2超声波传感器的构造 6
2.4.3超声波测距原理 7
2.4.4超声波发射电路 7
2.4.5超声波接受电路 8
2.5电源部分 9
2.6单片机外围及蜂鸣器电路 9
2.7显示电路 10
第三章 系统软件设计 11
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
1程序语言介绍 12
3.2软件功能概述 12
3.3主程序设计 13
3.4定时器T0终端服务程序 13
3.5超声波测距子程序 13
3.6LED显示子程序 14
第四章 系统调试和分析 15
4.1系统电路调试 15
4.2误差及特性分析 15
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
附 录 18 第一章 绪论
1.1超声波水箱液位检测系统的研究背景
在现代工业不断发展的过程中，水箱在生产不可缺失的重要生产部件。而对水箱的实时检测又显得更加的值得人们去关注。在现代科学的迅速成长下，超声波检测也得以更多的运用。同时超声波测距也被广泛地运用在检测液面高度上。相对于激光测距、微波测距的测量方法，因超声波在空气中的传播速度远小于激光和微波的缘故，对测量时间的精度要求就大大降低了。正因如此，运用超声波检测液面高度，以其构造简单，造价低廉，易于设计，不受传播介质影响的优势，在各个场合都得到了大量使用。但不可否定的超声波检测液面的高度也存在一些短处。例如：测量成效的切确与否会受外界温度等成分的影响。所以我们怎样去解决这些短处从而进一步地去提高测量的精度就具有极其重要的意义。
而今就按测量液位的检测部件与被测液体的接触与否，检测元件可以简单地区分为接触式的和非接触式两种。接触式测量方式主要包括:分布电极片、浮球杠杆、电容式水位计等。这些测量方式的相通点便是测量元件与被测物体有直接的接触,即都存在着与被测物体相接触的测量部件。因此长期而往一定存在这磨损、腐蚀等问题。这一弊端尤其体现在杆式结构装置的测量元件上。
非接触式的测量方式主要包括微波雷达水位仪、射线水位仪以及激光水位仪等。显而易见的,这类测量方式的共同点当然就是测量元件与被测物体不直接触碰。因为测量部件不容易受到被测物体的影响,也不会影响到被测物体。也正因为有着这样的优势，使得这类的测量仪器适用范围相对来说更加的广泛。超声波液面高度检测系统就属于非接触式水位测量中的一种。
1.2超声波水箱液位检测系统的研究意义
对水箱的液面高度进行实时的检测，在众多的工业生产中都必不可少。液面高度的检测是一种距离的测量，而一些传统的测量方式存在了很多弊端，尤其是在特殊物质进行检测时，像是对强酸、强碱的物质的高度进行测量，传统的电 极法因为采用差位分布电极的方式，通过触碰到元件后，元件上产生电的作用。元件因为长期触碰这样的强酸、强碱物质非常容易被腐蚀而失去灵敏性，所以对检测设备的抗腐蚀性提出了很高的要求。但是运用超声波作为检测工具的系统，利用的是超声波传播技术的原理，采取不需要直接触碰物质的测量方式，同时因为声波频率超出人耳听觉的频率范围，所以不会对操作职员有任何不良影响，而且测量精度也能够满足当下的工业需求。现如今，利用科学技术来解决生活与工作中的问题显得更具意义。通过这次的设计,不仅加深了本人对超声波的认知,对其原理的深入了解。另外本人也认识到单片机在各方面都很多的运用,尤其实在自动控制的领域它更是发挥着举足轻重的作用。
1.3国内外发展状况
随着电子技术的迅速进步涌现出微波雷达测距、激光测距及超声波测距。前两种方法因其技术难度大，成本高的问题，一般用于军事工业。相反的超声波测距则凭借其技术难度相对较低、成本低廉得到了大量的民用。这项技本也可用于工业测量领域。超声波凭借其定向能力大, 能量损耗低,在介质中传播距离较远,因而超声波常常被运用于测量距离,像是测 距仪和物 位测量仪等都可以通过超 声波来完成。凭借超声波检测的一般比较快捷、便利、计算简单、易于做到及时的控制,而且在测量准度方面能达到工业生产的需要,同时在移动机器人的研发上也得到大量的运用。随着自动测量和微机技术的发展,超声波测距的理论已经成长完善,超声波测距的应用也非常多。超声波声测距是一种因此在液位测量、汽车的自动导航等方面有很多的应用。特殊的是应用于气体测距，凭借声波在空气中声波速较慢，因而其正确度也较其他方法略高的。
水位控制在海内多个产业应用已经很是普及，但从海内制造的液位控制器来说，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，还是存在有些差距。目前，我国的液位控制主要采纳的分布电极方式，他只能检测特定的高度，不能对液面的高度进行及时的检测。源于工业过程控制的需要，以及高新技术的不断开发，海外的液位控制系统成长急速，并在智能化、自顺应、参数自整定方面取得成效。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/881.html
