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1、东北石油大学本科生毕业设计（论文）摘 要本系统以AT89S52单片机为核心，利用超声波测距原理，通过硬件电路和软件编程实现对液位高度的检测。其主要原理是由单片机控制超声波测距模块DYP-ME007发射超声波，遇到液面反射后模块接收回波，同时单片机记录所用时间。为了提高精度，计算时涉及到温度补偿。将测得的温度与时间带入相应公式，即可求得当前液位。最后通过LCD液晶不断更新显示当前温度与液位。若液位超出预设的最低值或最高值，液晶显示警告，同时蜂鸣器报警。硬件部分包括AT89S52单片机，DYP-ME007超声波测距模块，12864LCD液晶显示模块，DS18B20温度测量模块和蜂鸣器报警模块。软件
2、设计分为两部分，主程序和中断服务程序。主程序完成初始化、超声波发射和接收，温度测量，距离计算、结果显示等大部分主要工作。中断服务子程序主要完成时间值的读取。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。关键词：单片机；超声波测距；液位测量；温度补偿AbstractThe system use the AT89S52 microcontroller as the core, using ultrasonic ranging principle, through a combination of hardware and software, and debugging, and ultimately to the liq
3、uid level detection. The main principle is controlled by the microcontroller module DYP-ME007 ultrasonic distance ultrasonic transmitter, and receives the echo reflected surface encountered while recording the time used microcontroller. For improved accuracy, temperature compensation calculations in
4、volved. The measured temperature and time into the appropriate formula to obtain the current level. Last updated through the LCD liquid crystal display the current temperature and level. If the level exceeds the preset minimum or maximum value, liquid crystal display a warning buzzer alarm.AT89S52 m
5、icrocontroller hardware including, DYP-ME007 ultrasonic distance measuring module, 12864LCD LCD module, DS18B20 temperature measurement module and the buzzer alarm module. Software design is divided into two parts, the main program and interrupt service routine. Main program to initialize, transmit
6、and receive ultrasound, temperature measurement, distance calculation, the results display most of the major work. Interrupt service routine reads the key values of completion time.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。Key words:SCM; Ultrasonic distance measurement; liquid level measurement; temperature compensation残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟
7、。目 录第1章 概述1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。1.1 课题的背景和意义1彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。1.2 液位测量系统的现状2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。1.3 液位传感器的发展方向3厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.4 国内外液位监测技术的发展现状3茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.5 本章小结4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。第2章 超声波测液位系统5籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。2.1 超声波与超声波传感器5預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。2.2 超声波测液位原理5渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2.3 超声波测距原理6铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。2.4 总体方案设计7擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。2.5 本章小结8贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。第3章 硬件系统设计9坛摶乡
8、囂忏蒌鍥铃氈淚。3.1 单片机系统9蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。3.2 发射电路方案比较12買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。3.3 接收电路方案比较14綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。3.4 DYP-ME007超声波测距模块16驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。3.5 LCD显示模块20猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。3.6 温度测量模块22锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3.7 报警模块23構氽頑黉碩饨荠龈话骛。3.8 单片机主机系统电路24輒峄陽檉簖疖網儂號泶。3.9 本章小结25尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。第4章 软件系统设计26识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。4.1 总体设计思想26凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。4.2 系统主程序27恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。4.3 温
9、度补偿与距离计算子程序29鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。4.4 基于DS18B20的测温子程序30硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。4.5 基于LCD12864的显示子程序32阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。4.6 本章小结34氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。第5章 系统调试分析35釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。5.1 硬件调试35怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。5.2 实验数据36谚辞調担鈧谄动禪泻類。5.3 误差分析36嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。结论37熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。参考文献38鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。致谢39纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。附录1 原理图40颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。附录2实物图41濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。附录3 源程序42銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏
10、涼。II东北石油大学本科生毕业设计（论文）第1章 概 述本文将介绍以AT89S52单片机为核心的超声波测液位系统的研制，构建超声波测液位电路及模块，包括发射电路，接收电路，显示模块，报警模块，测温模块，测距及温度补偿模块。对各个模块编写程序，实现对外接在单片机上的超声波收发装置的控制，进而测量并显示液位，超出范围后可报警，测量范围在2cm-400cm，测量精度1cm，符合实际需要。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。1.1 课题的背景和意义在日常生产和生活中常遇到液位的监测问题。尤其在许多工业生产系统中，需要对系统的液位或物料位进行监测，特别是对具有腐蚀性的液体液位的测量，传统的电极法是采用差位分布电极，通
11、过给电脉冲来检测液面，电极长期浸泡在液体中，极易被腐蚀、电解、失去灵敏性，因而对测试设备的抗腐蚀性要求较高1。超声波液位检测系统，利用了超声波传感技术的原理，采取一种非接触式的测量方法，能够实现对工业系统中液位或物料位的检测；而且超声波具有很好的指向性和束射特性，人耳听不见，一般不会对人体造成伤害。监控工程实施方便、迅速、易做到实时控制，而且测量精度又能达到工业实用的要求，所以有广泛的应用前景2。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。为了降低工人的劳动强度，改善工人的工作环境，节省财力、物力，避免资源的浪费，特别是对一些具有高温、高压、低温、低压、有辐射性、毒性、易挥发易爆等液体，利用超声波进行液位检测，实现
12、非接触式的测量显得尤为重要。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。液体液位的准确测量是实现生产过程检测和实时控制的重要保障，也是实现安全生产的重要环节。液体罐内液位测量的方法有很多种，其中超声波传感器由于结构简单、体积小、费用低、信息处理简单可靠，易于小型化与集成化，并且可以进行实时控制，所以超声波测量法得到了广泛的应用3。裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。1.2 液位测量系统的现状液位测量广泛应用于石油、化工、气象等部门。实现无接触、智能化测量是液位计目前的发展方向。随着工业的发展，计算机、微电子、传感器等高新技术的应用和研究，近年来液位仪表的研制得到了长足的发展，以适应越来越高的应用要求4。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。从测
13、量范围来说，有的液位计只能测量几十厘米，有的却可达几十米。从测量条件和环境来说，有的非常简单，有的却十分复杂5。例如:有的是高温高压，有的是低温或真空，有的需要防腐蚀、防辐射，有的从安装上提出苛刻的限制，有的从维护上提出严格的要求等。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。按测量液位的感应元件与被测液体是否接触，液位仪表可以分为接触型和非接触型两类。接触型液位测量主要有:人工检尺法、浮子测量装置、伺服式液位计、电容式液位计以及磁致伸缩液位计等。它们的共同点是测量的感应元件与被测液体接触，即都存在着与被测液体相接触的测量部件且多数带有可动部件。因此存在一定的磨损且容易被液体沾污或粘住，尤其是杆式结构装置，还需有较
14、大的安装空间，不方便安装和检修。非接触型液位测量主要有超声波液位计、微波雷达液位计、射线液位计以及激光液位计等6。顾名思义，这类测量仪表的共同特点是测量的感应元件与被测液体不接触。因此测量部件不受被测介质影响，也不影响被测介质，因而其适用范围较为广泛，可用于接触型测量仪表不能满足的特殊场合，如粘度高、腐蚀性强、污染性强、易结晶的介质。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。目前，市场上的液位仪表功能各异，价格差异也较大。从价格和功能上比较，国内和国外产品存在较大的差异:国外的液位测量仪表，功能较全，精度较高，但价格比较昂贵；而国内产品其功能和精度相对较低，但价格自然相对便宜。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。国外液位计量仪
15、表早期大多采用机械原理,但近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化发展，并且发展了许多新的测量原理。在传统原理中也渗透了电子技术及微机技术，结构有了很大的改善、功能有了很大的提高。从国外液位仪表发展的技术动向看，当前主要有三个热点：接触测量方式的液位仪，非接触测量方式的液位仪和新原理的小型液位开关7。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。1.3 液位传感器的发展方向现在很多液体都装在封闭式容器内，研究无需对被测容器开孔的超声波液位仪，实现非接触测量，是检测封闭容器内易挥发、易燃、易爆等液体液位的发展方向。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。超声波液位仪是非接触液位仪中发展最快的一种。该技术基于超声波在空气中的传播速度及遇
16、到被测物体表面产生反射的原理8。智能化的超声波液位仪带有一个功能很强的智能回波分析软件包。它可以将各种干扰过滤出来，识别多重回波，分折信号强度和环境温度等有关信息，这样即便在有扰动条件下读数也是精确的。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。超声波液位计具有广泛的适用性，可以根据不同测量场合的需要，采用气体介质、液体介质或固体介质导声。既可用来测量航道、水库的液位高度，也可以测量液化气罐、化工塔等密闭容器内的液位高度。由于超声波液位计没有可动部件，不存在机械磨损、机械故障，因而其可靠性和使用寿命比多数接触型液位计要高。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。1.4 国内外液位监测技术的发展现状储罐液位测量来源于石油和化工业，是工业测量中极为广阔的领域。准确的液位测量是生产
