《基于单片机的非接触式液位监控系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的非接触式液位监控系统设计（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要本文设计的基于单片机的液位监控系统是一种利用超声波技术、电子技术、电磁开关技术相结合来实现非接触式液位测量和控制系统，能够在某些特定场合或环境比较恶劣的情况下使用，在工业监测和控制等方面得到了广泛应用。近些年来，工业水平的不断发展对液位测量的精度、广度和抗干扰性提出了越来越高的要求，超声波测距技术本身也在不断的完善和发展，测距仪更趋向小型化和智能化，逐步实现了高精确度、高可靠性、安全性和多功能化。本设计的主要任务是以单片机为主控制器，开发一个基于单片机的液位监控系统，可测量并显示液位，还可以通过单片机控制把液位限定在某一范围内，在单片机控制失效的情况下发出报警信号，提醒工作人员进行手动控
2、制。研究内容包括超声波测距的基本原理与方法、精度影响因素的分析与解决办法、单片机对阀门的控制方法、监控系统的整体方案设计、硬件设计、软件流程设计等。设计完成之后提供一套可以使用的超声波测距仪，测量范围和测量精度满足一般工业应用需要。设计完成之后应提供一套可以用于一般工业生产的液位监控系统。通过毕业设计的整个过程，可以综合运用传感器、单片机、电子电路和程序设计方面的知识，锻炼和提高动手能力、参与科研工作的能力。关键词：单片机 超声波 测距 液位监控AbstractThe monolithic machine-based liquid place supervisory control syste
3、m the main body of a book is designed has been that one kind of the contact-type liquid making use of the ultrasonic technology , electron technology , electromagnetism switch technology to realize combining with coming each other place measures and controls system , has been able to be put into use
4、 under some specially appointed occasion or environment is comparatively very bad situation , has got extensive use in the field of industry monitoring and controlling and so on. Horizontal uninterrupted growth of industry has brought forward the more and more high request to accuracy , extent and a
5、nti-interference sex that the liquid place measures in recent year, self cant be in the ultrasonic distance measurement technology perfect ceaseless and developed, the range finder is incline to minaturized and intellectualized , step by step have realized high precision , high reliability , securit
6、y and multifunctional-rization.This designs primary mission is by the monolithic integrated circuit primarily controller, develops one based on monolithic integrated circuits fluid position supervisory system, measurable quantity and disclosing solution position, but may also through the monolithic
7、integrated circuit control the fluid position define that in some scope, the situation which expires in the monolithic integrated circuit control after-crops the alarm, the reminder staff carries on the hand control. Research content including ultrasonic rangings basic principle and method, precisio
8、n influencing factor analysis and solution, monolithic integrated circuit to valve control method, supervisory systems overall plan design, hardware design, software flow design and so on. After the design completes, provides the ultrasonic wave distance gauge which a set may use, the measuring rang
9、e and the measuring accuracy meet the general industrial application needs. After the design completes, should provide a set to be possible to use in the general industrial production the fluid position supervisory system. Through graduation projects entire process, may synthesize the utilization se
10、nsor, the monolithic integrated circuit, the electronic circuit and the programming aspect knowledge, the exercise and enhancement beginning ability, participation scientific effort ability.Keywords：Monolithic machine Ultrasonic Distance measurement The place monitors liquid目 录摘 要1Abstract21 绪 论11.1
11、意课题的提出和义11.1.1 课题的提出11.1.2 课题意义11.2 国内外液位监测技术的发展现状11.3 国内外超声波测距方面的研究现状31.4 本文的主要内容32 超声波液位测量的理论基础52.1 超声波的定义52.2 超声波的物理特性52.2.1 超声波的类型52.2.2 超声波的传播52.3 超声波液位测量原理62.4 超声波测距原理62.4.1 超声波回波检测法62.4.2 发射脉冲波形72.4.3 超声波渡越时间的计量方法分析72.5 超声波接收发射装置83 超声波液位监控系统硬件设计103.1 系统总体方案设计103.2 超声波测距系统的硬件设计113.2.1 超声波频率的选择
12、113.2.2 单双探头的选择113.2.3 超声波发射电路113.2.4 超声波的接收和处理单元153.2.5 温度补偿单元183.2.6 显示电路设计233.2.7 键盘电路设计243.2.8 电磁阀控制电路设计243.2.9 报警电路设计253.2.10 系统控制单元253.3 电源电路的设计273.3.1 直流稳压电源的组成273.3.2 直流稳压电源的分类273.3.3 系统供电电源的设计283.4 液位监控系统的软件设计303.4.1 系统软件总体设计思想303.4.2 主程序流程设计303.4.3 测温子程序设计303.4.4 按键子程序设计353.4.5 显示子程序设计353.
13、5 抗干扰设计384 超声波测液位的误差分析394.1 环境对测量的影响394.1.1 温度对声速的影响394.1.2 湿度对超声波衰减程度的影响414.2 仪器电路对测量的影响414.2.1 硬件电路引起的时间误差及修正414.2.2 触发时间引起的误差415 总结43致 谢44参考文献45附图146附图247551 绪 论1.1意课题的提出和意义1.1.1 课题的提出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、
14、电解、失去灵敏性，因而对测试设备的抗腐蚀性要求较高。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。目前液位的检测越来越受到重视，随着人们生活水平和工业标准的提高，检测的精度和实时性要求也越来越高，另外还要求系统能提供对液位的自动控制功能。也就是说今后液位的监测和控制系统的研究将是一个重要的课题。1.1.2 课题意义为了降低工人的劳动强度，改善工人的工作环境
15、，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，就要对液位进行检测，而且液位的检测显得尤为重要。而对于这些影响身体健康的液体，不易在现场直接进行检测，必须通过一定的技术，进行监控。1.2 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过程控制的重要手段。早期，由于工业领域生产规模不大，储罐液位测量主要采用法兰式液位变送器和吹气式等机械式测量方法。但随着生产规模的进一步扩大，所需的储罐数量变多，体积变大，原先的测量方法的弊端愈发变得突出，其缺点如下:1) 法兰式液位变送器需要保温，施工及维护工作量较大;(2) 吹气式用的吹气管要特殊订货，且还要定期更换，维护工作量较大；吹气式要消耗仪表气，有能耗；它还需要敷设气源管，安装及维护工作量较大。这一系列问题的解决有待于新的测量方法的出现。从上世纪八十年代开始，一些发达国家就借助微电子、计算机、光纤、超声波、传感器等高科技的研究成果，将各种新技术、新方法应用到储罐测量
