超声波水位检测仪的设计任务书

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毕业设计160水位检测仪系统

毕业设计160水位检测仪系统水位检测仪系统的设计是一个比较常见的毕业设计任务。

在这个项目中，我们需要设计一个能够准确测量水位的仪器，并通过传感器将水位数据传输到计算机上进行处理和显示。

本文将介绍我们设计的水位检测仪系统的详细信息。

首先，我们需要选择合适的传感器来测量水位。

根据我们的需求，我们选择了超声波传感器。

超声波传感器是一种能够通过发送和接收超声波来测量距离的装置。

当超声波探测器向水面发送超声波时，它会测量超声波返回的时间，并根据声速计算出距离，从而得到水位的高度。

接下来，我们需要将传感器与计算机连接起来。

为了实现这一点，我们选择了微控制器作为传感器和计算机之间的中间件。

我们选用了Arduino开发板作为微控制器。

通过将传感器与Arduino开发板连接，我们可以获取到传感器测量到的水位数据，并将其传输到计算机上以供进一步处理。

为了实现数据传输，我们使用了USB连接线将Arduino开发板与计算机连接。

同时，我们还使用了Arduino开发环境来编写代码，以便实时获取水位数据并将其传输到计算机上。

在计算机端，我们编写了一个简单的软件来接收和处理水位数据。

该软件可以实时显示水位的变化，并根据水位的高低来触发警报或其他控制操作。

我们使用了Python编程语言和PySerial库来与Arduino开发板进行通信以及绘制实时数据曲线。

在设计过程中，我们还考虑了一些额外的功能，例如数据记录和报表生成。

我们在软件中添加了文件保存和导出数据的功能，以便用户可以随时查看和分析以往的水位数据。

为了验证我们设计的系统的准确性和可靠性，我们进行了一系列的测试。

我们通过对不同水位下的测量，验证了传感器的准确度和稳定性。

我们还与其他水位检测仪进行比较，验证了我们设计的系统的可靠性和实用性。

在本次毕业设计中，我们成功设计并实现了一个水位检测仪系统。

通过选择合适的传感器、微控制器和软件，我们能够准确地测量水位，并实时将数据传输到计算机上进行处理和显示。

一种超声波液位测量仪的设计方案

第ｌ第３期Ｏ卷２１００年９月
南京师范大学学报（程技术版）工ＪＵＮＬＯＡＪＧＮＲＡＮＶＲＩ（ＮＩＥＲＮＮＥＨＯＯＹＥＩＯ）ＯＲＡＦＮＮＩＯＭＬｕＩＥｓＹＥＧＮＥＩＧＡＤＴＣＮＬＧＤＴＮＮＴＩ
ＡｂｔａｔＩｈｓｐｐｅｓｒｃ：ｎｔｉａｒ，ｗｅｉｔｏｕｅａｓｈｍｅｏｏｔｒｎｒｗａｅｄｓｇｏｎｕｔａｏｃｌｖｌｍｅｅｍｐｅｅ－ｎｒｄｃｃｅｆｓｆｗａｅａｄｈａｄｒｅｉｎｆｒａｌｒｓｎｉｅｅｔｒｉｌｍｎｔｄｂｙｕｉｇｓｎｇｅｃｉｅｓｎｉｌｈｐ，ａｄｍｅｎｎａｗｈｉｎｌｚｈｅｓｎｈｔｐｒｄｕｅｅｒｒｎｔｏｅｓｏａｇｎｉｇＩｒｒｌａａｙｅｔｅｒａｏｓｔａｏｃｒｏｓｉｈｅｐｒｃｓｆｒｎｅｆｄｎ．ｎｏｄｅｅｉ
ｉｌｍｅｔｄｂｏｒｓｏｄｎｙｔｍａｅｆｒｅｅｕｅ．Ｃｕｒｎｌ，ｔｉｓｈｍｅｈｓｂｅｆｃｅｔｐｌｄｔｍｐｅｎｅｙｃｒｐｎｉｇｓｓｅｅｃｎｂｕｔｒｒｄｃｄｈｒｅｔｙｈｓｃｅａｅｎｅｆｉｎｌａｐｉｏｉｙｅ
ｔａｈａｕｉｇｄｓａｃｓｌｓｈｎ３ａｄｔｅｐｅｉｉｎｉｌｓｈｎ４ｈｔｔｅｍｅｓｒｎｉｎｅｉｅｓｔａｍｎｈｒｃｓｓｅｓｔａｍｍｅａｓｆｉｉｌｉｎｏｏｔｔｏｂｃｕｅｏｓｓｍｐｉｔａｄｌｗｃｓ．ｔｃｙ

超声波液位测量系统设计

推出：故被测量液体的液位：Ｈ＝Ｈｏ－ｈ－ｄ上式中：Ｈ是被测量液体的液位；Ｈｏ是超声波传感器到容器底部的距离；ｈ是超声波传感器到浮子顶部的距离，通过测量的时间计算其值；ｈｏ是超声波传感器到校准环的距离，可根据最高液面调整校准环的高度；ｄ是浮子顶面到液面的距离。

由此可见，测量时与超声波的速度无关，不存在因温度，湿度，气压影响超声波的速度给系统带来的误差。

该系统要实现其功能和减少系统误差，装置必须满足以下要求：其一，测量管的底部与被测液体连通，便于被测液体进入测量管；其二，浮子的密度必须小于被测液体的密度，且浮子具备抗腐蚀性；其三，校准环和浮子应选有利于超声波反射的材料；其四，测量管采用抗腐蚀性强的不锈钢材料。

超声波液位测量系统设计阳华忠孙传友长江大学电信学院４３４０２３１　引言目前，超声波技术发展迅速，不断渗透到各个领域，如在军事、医疗、测绘等方面都有广泛的应用。

液位的测量和控制也是日常生活中一个重要的领域，液位的测量方法有很多。

例如：差压法测量液位，电容法测量液位，温度补偿超声波法测量液位等等。

但采用这些方法会因恶劣的环境和液体密度的变化给测量带来较大的误差，因某些液体具有腐蚀性而腐蚀测量装置。

针对上述问题，本设计提出了基于浮子的参比法，由ＳＰＣＥ０６１Ａ凌阳单片机，ＬＭ１８１２超声波专用集成芯片相结合的方法，解决上述问题。

本系统可靠性高，适用性强，精度高。

２　参比法液位测量原理参比法其原理是利用超声波换能器发出的超声波脉冲，通过气介质传播，在密度变化较大的界面处形成反射回波传到换能器并将其接收。

若测出超声波从发射到接收的时间，就可以精确地计算出被测液体的液位。

其原理如图１，当超声波发射后，接收超声波的传感器就会依次接收到两束回波信号，一束回波是在校准环处产生的，测量的时间为Ｔｏ。

另一束回波是在浮子处产生的，测量的时间为Ｔ。

浮子随被测液体的液位变化而变化，超声波在浮子以上的气介质中传播。

由于在相同的环境中工作，超声波到校准环和到浮子顶面的速度相等。

手持式超声波液位测试仪的设计

手持式超声波液位测试仪的设计摘要：文章利用超声波测距原理，利用ATmega8单片机设计一种手持式液位测试仪，给出了系统构成和软件流程，并利用DS18B20进行温度补偿修正，该电路具有体积小，携带方便，精度高，易于控制等优点。

关键词：单片机液位测试仪 ATmega80 引言在工业生产中经常需要对液体原料的液位进行测量，特别是面对腐蚀性或高爆性原料时，测试环境比较恶劣。

传统测量方式是采用差位分布电极方式，利用电信号来检测液位，但电极会长期浸没于液体中，容易被腐蚀造成系统失效。

1 超声波测距原理超声波测距是一种非接触式测量方式，主要原理是：发射器定期发射超声波，遇到障碍物产生反射，由接收器接收回波信号，采用单片机进行监控，记录发射与接收的时间差Δt，然后可用以下公式得到准确的液位高度：L1 = L-Δt*C/2其中L是预先输入的罐体高度，C是超声波传播速度。

不过超声波在空气中的传播速度受温度影响较大，与温度的关系大致可用下式来表示：C=331.45+0.61φ（米/秒）φ为当地气温。

2 硬件电路液位测试仪的结构框，主要由控制电路（ATmega8）、键盘电路、显示电路、温度补偿电路、超声波发射驱动电路、发射换能器（T）、超声波接收检测电路和接收换能器(R)组成。

超声波的发射频率有25KHz，40KHz，75KHz等多种，一般说来，频率越高，精度越好，但在空气中衰减较大，频率低的，衰减较慢，但精度较差，综合考虑后决定采用谐振频率为40KHz超声波换能器TCT40-10F1(发射)和TCT40-10S1（接收），该器件工作距离约10m，盲区约30cm。

显示电路采用PCD8544液晶显示器，单片机通过PB口与液晶显示器相连，PD2、PD3、PC0、PC1为键盘接口，用于预置罐体高度数据，PD2控制单片机进入预置模式，PC0，PC1为增减控制，PD3为确认，控制单片机退出预置模式并启动。

PC6为复位电路。

超声波发射驱动电路采用以74HC04为核心的推挽式驱动电路，单片机PC3口输出40KHz的方波一路通过一级反向后加入换能器的一端，另一路通过两级反向后加入换能器的另一端，这样可以提高超声波的发射功率，继而增加最大测量距离。

超声波液位计设计报告

超声波液位计设计报告超声波液位控制器⼀、摘要本⽂根据超声波模块的⼯作原理、特点组成、参数设置和应⽤等，采⽤了89S52单⽚机控制，针对超声波模块进⾏了电路设计。

该液位控制器主要由微处理器部分，超声波模块，显⽰部分,键盘部分组成。

本设计基本上反映了超声波液位计的结构和使⽤功能，效果直观，可操作性好，在液位检测等系统中有很强的实⽤价值。

⼆、关键词单⽚机；超声波；电路设计三、作品介绍1、创作动机作品的想法来源于⽣活,当前农村⼤多数的家庭⽤的都是井⽔,家⾥都要放⼀个抬⾼了的储⽔箱,⽤⽔泵定期进⾏蓄⽔。

⽔箱蓄满⽔⼀般需要10~20分钟，这个过程需要看护，以防⽌没有及时切断⽔泵电源导致⽔从⽔箱中溢出，造成不必要的⿇烦。

我们的作品就是要实现液位⾃动控制。

2、创作任务超声波模块⽤来检测⽔位的变化，单⽚机根据超声波模块反馈的信号计算传输的时间进⽽根据公式求出此时的液位，将其与先前设定的⾼、低液位值⽐较，当其低于液位下限时，单⽚机发出控制信号，启动⽔泵；当液位上升到液位上限时，单⽚机解除控制信号，⽔泵停⽌。

当液位再次低于下限时，则进⼊下⼀个⼯作循环，以此完成对⽔位的控制。

四、⽅案论证与⽐较1、控制模块⽅案⼀：采⽤555实现,电路结构简单,易于实现，成本较低。

⽤探针实现液位的测量，要定期清洁探针，防⽌因其与⽔接触不良出现误动作。

液位的设定、探针的安装、显⽰参数等较难实现。

⽅案⼆: 采⽤89S52单⽚机实现，单⽚软件编程⾃由度⼤，可⽤编程实现各种控制算法和逻辑算法。

通过外围设备能轻松实现参数显⽰、参数设定等，测量液位时采⽤⾮接触测量，且易于安装。

综合以上⽅案和论证，我们确定使⽤⽅案⼆。

2、显⽰模块显⽰可⽤全屏点阵显⽰，显⽰内容灵活可变，但制作经费昂贵，电路设计复杂，程序较为发杂。

本⼩组应⽤LCD液晶显⽰，电路设计简单，显⽰⽂字、图形和数字都是灵活多变，并且程序较为简单。

所选择LCD液晶作为该作品显⽰模块。

五、系统设计1、超声波模块控制原理⽅案：超声波模块采⽤89S52单⽚机控制, 单⽚机控制超声波发射电路发出超声波脉冲，超声波脉冲在空⽓介质内继续传播到液⾯，该脉冲波遇到被测液⾯（⽔⾯）后，经液⾯反射后再通过空⽓介质返回到超声波接收探头被接收；89S52通过记录超声波从发射到接收的往返传播时间t，根据空⽓介质中的声速，就可以计算出从传感器到液⾯之间的距离。

超声波液位仪的设计_毕业设计精品推荐

学士学位毕业设计（论文）超声波液位仪的设计学生姓名：指导教师：所在学院：专业：目录摘要............................................................... 错误！未定义书签。

ABSTRACT ...........................................................错误！未定义书签。

前言............................................................... 错误！未定义书签。

1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1 超声波液位仪的研究背景与内容 (1)1.1.2 超声波液位仪的现状 (1)1.2 论文研究内容 (2)1.2.1 研究内容 (2)1.2.2 论文的章节安排 (3)2 超声波的液位测量原理 (5)2.1 超声液位仪理论基础 (5)2.1.1 超声波介绍 (5)2.1.2 超声波探头的结构和原理 (5)2.1.3 T/R40-16 超声波探头 (7)2.1.4 传感器的指向角Θ (8)2.2 超声波液位仪工作原理 (9)2.2.1 超声波液位仪工作原理 (9)2.2.2 测量盲区 (10)2.3 本章小结 (11)3 硬件总体设计 (12)3.1 超声液位仪总体设计 (12)3.2 单片机电路 (14)3.2.1 复位电路设计 (15)3.2.2 电源电路设计 (16)3.2.3 时钟振荡器 (17)3.3 发射电路 (18)3.4 接收电路 (19)3.5 液晶显示电路 (20)3.6蜂鸣报警电路....................... (21)3.7对电路板进行合理设计 (23)3.8 本章小结 (25)4 系统软件设计 (26)4.1 软件总体设计 (26)4.1.1 软件设计流程图 (26)4.1.2 主程序结构流程图 (27)4.1.3 回波接收流程图 (29)4.1.4 中断程序流程图 (29)4.1.5报警系统子程序 (30)4.2本章小结 (39)5 实验结果分析及改进 (40)5.1实验结果分析 (40)5.2误差分析及改进措施 (47)5.3 本章小结 (48)6 结论与展望 (48)总结 (49)参考文献 (49)致谢 (55)附录一：超声波液位计电路原理图 (55)附录二：超声波液位仪PCB板图 (55)附录三：程序清单 (55)第一章绪论1.1 课题背景1.1.1 超声波液位仪的研究背景与内容超声波液位仪作为一种典型的非接触测量仪器，在很多场合有广泛的应用，诸如工业自动控制，建筑工程测量和水面高度测量等方面。

超声波液位控制系统的设计毕业设计论文

本科毕业设计（自然科学）题目：超声波液位控制系统的设计资料目录1. 学术声明………………………………………………………………1～1页2. 河北科技师范学院本科毕业论文（设计）…………………………1～37页3. 河北科技师范学院本科毕业论文（设计）任务书………………1～1 页4. 河北科技师范学院本科毕业论文（设计）开题报告……………1～2 页5. 河北科技师范学院本科毕业论文（设计）中期检查表…………1～1页6. 河北科技师范学院本科毕业论文（设计）答辩记录表…………1～1 页7. 河北科技师范学院本科毕业论文（设计）成绩评定汇总表……1～2页8 河北科技师范学院本科毕业论文（设计）工作总结……………1～1页9 其他反映研究成果的资料（如公开发表的论文复印件、效益证明等）……………………………………………………………～页河北科技师范学院本科毕业设计超声波液位控制系统的设计院（系、部）名称：机电科学与工程系专业名称：电气工程及其自动化学生姓名：王雷涛学生学号：9310100724指导教师：马崇霄2014年5月18日河北科技师范学院教务处制学术声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。

本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。

本人签名：日期：指导教师签名：日期：摘要对于超声波液位控制系统这个课题来说有一个不得不解决的实际问题：液位检测。

而为了解决这个问题，所以开发了一种基于单片机的超声波液位检测仪。

深入讨论了用超声波作为信号源进行液位检测的可行性以及它的优越性。

首先，超声波可以在气体、液体、固体和固溶体等介质中进行有效的传播。

再者超声波没有有害辐射，具有穿透能力强，方向性好，容易获得较集中的声能，在介质中传播距离远的特点。

超声波液位测量仪精品

【关键字】方案、意见、情况、思路、方法、条件、空间、领域、效益、质量、监控、监测、运行、传统、问题、系统、有效、深入、继续、平衡、合理、良好、和谐、透明、持续、配合、执行、保持、发展、提出、发现、掌握、了解、研究、措施、规律、特点、关键、安全、稳定、热点、理想、思想、地位、基础、需要、环境、工程、重点、能力、方式、作用、办法、标准、结构、水平、主体、最大限度、任务、速度、关系、设置、检验、分析、倾斜、逐步摘要课题针对储油罐油量液位检测的实际问题，开发了一种使用单片机的超声波液位测量仪。

介绍了液位测量仪的现状及发展趋势，深入讨论了用超声波作为信号源进行液位测量的可行性及优越性，以及产生误差的各种原因，并提出了相应的解决办法。

本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及Atmel公司的A T89C51单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距原理的基础上，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题。

超声波液位测量仪利用超声波对油量液位进行自动检测和数据处理，给出了以单片机AT89C51为核心的低成本、高精度、微型化数字显示的硬件电路和软件设计方法。

该系统硬件电路设计包含了超声波发射电路、接收电路、温度补偿电路和相应的控制电路。

软件设计中，我们采用模块化程序设计思想，将软件分为超声波驱动与数据处理模块、功能模块两大类。

这套系统软硬件设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到设计的要求。

关键词：单片机；超声波；液位测量Research on Oil Tank level Measurement SystemAbstractThis research on oil tank level measure system for the practical problems, developed a single chip using ultrasonic wave level measurement. Liquid level measuring instrument introduced status and development trends, in-depth discussion of the use of ultrasound as the signal source level measurement feasibility and superiority, and various reasons of generating errors, and put forward the corresponding of the solution. This subject has introduced principle and characteristic of the ultrasonic sensor in details, and the performance and characteristic of one-chip computer AT89C51 of Atmel Company ,and on the basis of analyzing principle that ultrasonic wave finds range ,the systematic thinking and questions needed to consider that have pointed out.Ultrasonic level meter using ultrasonic fuel level detection make automatic detection and data processing. At the core of the design using AT89C51 low-cost, high accuracy, Micro figures show that the ultrasonic range finder hardware and software design methods. The hardware circuit includes ultrasonic transmitter circuit, receiver circuit, temperature compensation circuit and the corresponding control circuit. Software design, we design a modular program, the software is divided into ultrasonic drive and data processing modules, function modules into two categories. This circuit of system is reasonable in design, working stability, performance good measuring speeding soon , calculating simple , easy to accomplish real-time control ,and it can reach industry's practical demand in measuring the precision.Keywords: Single Chip Microcomputer; Ultrasonic Wave; Liquid Level Measurement目录摘要 .................................................................................................... 错误!未定义书签。

JD系列超声波物(液)位测量仪说明书

仪表符合以上条件即属正常，反之则有故障。当仪表出现故障经处理后不能解决，请及时与本公司
电话：０３１５－２２２９０１３传真：０３１５－２２１９０７６网址：ｗｗｗ．ｈｆｔｄｓ－１００．ｃｏｍ５
ＪＤ系列超声波物（液）位计使用说明书
联系，必要时请协助返回，本公司根据情况负责调换或修理。
<二>、参数说明
1.
MAX_DIST & FULL 08.00 05.00
第一数字在测量物（液）位时为空距；在测距时为最大测量距离，同时对应于电流输出
20mA；第二数字为最高物（液）位，即最大量程，对应于电流输出 20mA。
2.
Blanking dist
35cm
盲区设置：盲区即传感器到测量液（物）面最小距离，在这一区间内仪表无法正常工作，一般取值小量程设 30cm~60cm 之间，大量程设 60~100cm 之间。
防护等级：IP65(一体式)
转换器：-25℃—50℃
转换器：IP65
传感器：-25℃—80℃
传感器：IP67
传感器发射角度：10O ～12O
分辨率：量程≤15m：1mm
显示方式：16 位 x 2 LCD 背光
量程＞15m：1cm
三、转换器、传感器外形尺寸（如下图示）
（图 2）JD400A 型分体式转换器电话：０３１５－２２２９０１３传真：０３１５－２２１９０７６网址：ｗｗｗ．ｈｆｔｄｓ－１００．ｃｏｍ１
控继电器，2 表示下控继电器，on 和 off 表示继电器的开关状态；小数点只有当回波丢失时才显示。
Level=01.500m 60 158 220 226
Level 表示测量类型为液位测量，01.500m 表示此时液位高度，下面 4 个数字代表信号的强

超声波液位计检测系统设计毕业设计说明书

第 1 章引言............................................................................................................5 1.1 设计概述............................................................................................................ 5 1.2 设计目标与意义................................................................................................ 6 1.3 章节安排..........................................................................................................................6
本设计是以 STS89C51 单片机为核心的低成本，高精度，微型化数字显示超声波测距仪。整个电路采用模块化设计，由单片机控制模块，超声波发射模块，超声波接受模块和数据显示模块组成，软件部分由主程序，预置子程序，发射子程序，接受子程序，显示子程序组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，是线超声波液位测距的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图，程序流程图。
第 5 章产品调试....................................................................................................................28 5.1 调试的设备.................................................................................................................... 28 5.2 调试步骤........................................................................................................................ 28 5.3 电子元器件的安装要求与焊接工艺............................................................................ 28 5.4 故障分析................................................................................................. 29

超声波水位检测仪的设计

（3）运行过程运用监控和在线监测技术。综合运用图像、光纤、数字技术等来实现实时探测、智能化观察被测介质的功能。
（4）液位测量系统也将由于新材料、新器件的开发变得更加优质。随着太空科技，纳米技术以及生物工程技术的飞跃性发展，未来液位测量将会频繁出现纳米技术和生物技术的身影，更具精密性的生物芯片会应运而生，使测量系统更趋便捷化和微型化。
由于超声波的各项特性，故在其在作为检测物体的媒介有几个特点：无破坏性、遥控性、实时性、可穿透等。本设计使用的压电式超声波传感器的组成并不复杂，也就是两块压电晶片和一块共振板。它产生超声波的过程也是相当简单的，当它的两个电极加上与晶体的固有频率相同的脉冲信号的时候，压电晶片就会发生共振现象同时带动那块共振板振动。若是我们从能量转换的角度看，这个类型的传感器在作为超声波发生器是个将电能转换成机械能的过程。类似的，传感器作为超声波接收器时，将机械能转换为电信号。当电极未加电压，回波信号会使共振板振动压迫两压电晶片振动，从而发出电信号。
1.2
最近几年，由于电子与信号处理技术研究取得重大成就，液位测量技术也得到了迅猛发展，短阶段期间里就历经了机械式向的有力推动液位测量技术得到了更好的完善，如微处理器的引进，使得液位计的精度得到了很大的提高，更使得液位测量仪表趋向智能化、一体化、小型化等跨越式功能的方向发展。
This paper describes in detail the principles and characteristics of the ultrasonic sensor, and the performance and features of AT89S51 MCU of Atmel Corporation. And after in-depth understanding of ultrasonic distance measurement principle based on the indicated water level measurement systems,the paper pay attention to some issue the design would emerge and provide the design ideas of ultrasonic distance measurement system.Besides,italso makes a design implementationwhichuse AT89S52 microcontroller as the control center of the ultrasonic level measurement instrument of hardware and software system.The system not only can be controlled in real time, but also possessmanyadvantages,for instance,stable, good performance, high measurement accuracy and so on. With the elimination of blind spots, temperature compensation and median filtering software, we can improvethe measurement accuracy ofsystemand ithas reached the industrial standard of indicators. The main contents of this paper are the followingseveralaspects: The introduction of technologies related ultrasonic distance measurement, and the analysis of the feasibility of ultrasonic distance measurement and its key and difficult points; the description of designing scheme of an ultrasonic level measurement system; the illustration of the influence of environment temperature to the measurement accuracy and providing a correction scheme.

超声波液位计设计方案

超声波液位计设计方案1 基本原理利用超声测距的主要方法有脉冲回波法、共振法和频差法，其中脉冲回波法使用的比较普遍。

其原理是超声传感器发射超声波，在空气中传播至被测物，经反射后由超声传感器接收反射脉冲，测量出超声脉冲从发射到接收的时间t，在已知超声波声速C 的前提下，可计算出被测物的距离D，即： D = C×t/2 。

2 技术参数发射信号频率：60kHz或40kHz发射信号-6dB指向角：30°（60kHz）、80°（40kHz）测量频率：20～30次／min测量范围：0.3～5m测量精度：0.2%FS或8mm，取其较大者供电：24VDC数据输出：4～20mA（0m：4mA，5m：20mA）3 仪器组成本仪器的主要构建由壳体、超声传感器、电路三部分组成，外形如下图所示：4 仪器电路组成及原理框架CPU采用TMS320C5509或MSP430F149系列16位单片机，单片机实现整个仪器的控制及测量结果的运算、判决等，其内部自带的D／A转换器可以方便的控制HART 转换器，实现HART数据传送。

超声波在空气中的传输衰减将导致在整个测量范围内回波信号的强度将有很大的差异，因此AGC在超声信号检测中是不可缺少的。

由于发射完成后的短时间内换能器还有一定余振，为了保证其不影响回波信号的正常接收，在发射开始到发射完成后15～20ms内接收电路暂停接收。

考虑到声速在不同的温度环境下有较大差异，因此为了保证测量精度，校准电路是必不可少的。

5 测量精度保证措施1 环境温度影响：环境温度影响是超声测距最重要的误差来源，传统的方法通常是利用温度传感器测量环境温度，利用经验声速之进行校准，这种方法简单易行成本比较低，但是过分以来经验值，无法消除除温度以外的其他环境因素的影响。

在本仪器中将尝试采用实测声速校准的方法，利用现场测量的声速值进行计算，在最大程度上降低由于声速值误差带来的系统误差。

2 发射能级控制：根据测量结果判断被测物距离，实时调整发射功率，使发射功率保持在合理的范围内，从而降低由于发射功率过大而产生混响。

单片机课程设计--超声波液位检测仪..

《单片机原理及应用》课程设计报告书课题名称超声波液位检测仪姓名学号专业指导教师机电与控制工程学院年月日任务书一、课题名称超声波液位检测仪的设计与制作二、设计内容及要求ﻩ１、以单片机为核心，设计一个液位检测系统2、测量数据由液晶显示ﻩ3、系统要有一定的可靠性和一定的测量精度目录1、绪论 (1)2、方案论证 (2)３、方案说明……………………………………………………………４４、硬件方案设计………………………………………………………８5、软件方案设计………………………………………………………１26、调试 (22)7、技术小结 (23)8、参考文献……………………………………………………………２４1、绪论随着各行业的快速发展,液位测量已应用到越来越多的领域,不仅用于各种容器、管道内液体液位的测量,还用于水渠、水库、江河、湖海水位的测量.这些领域使用传统的液位测量手段已经无法满足对其精确性的要求，所以超声波液位测量这种新的测量方向已经成为一种新的手段被广泛的应用.在目前市场上，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大类。

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微波雷达液位计、射线液位计以及激光液位计等．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.超声波液位测量计就属于非接触型液位测量的一种,所以它也有不受被测介质影响,不影响被测介质,能适应粘度高、腐蚀性强、污染性强、易结晶、高温、高压、低温、低压、有辐射性、毒性、易挥发易爆等特殊介质的测量的特点，能适应的范围比其它的测量手段更广泛.本次课程设计，将对超声波液位检测系统进行介绍。

超声波液位仪的设计与制作

ＰＣＢ
周变压器将单片机Ｉ／Ｏ口发出的激励脉冲升压后供给超声波探头，使其发送出与激励脉冲相同频率的超声波。接受部分的电路中用了ＮＥ５５３２高性能低噪声双运算放大器。由于ＮＥ５５３２的工作电压至少为６Ｖ时，才能稳定的工作，由于超声波是一个交流信号，Ｄ５的作用就是将负半周期的信号通过ＧＮＤ消除，只保留正信号。信号通过ＢＧ２放大后进入
信号接收电路、按键及显示电路
１．２．１液位测量与计算系统工作时，单片机的定时器开始计时，同时通过单片机的Ｉ／Ｏ口发送一串频率为４０ｋＨｚ的信号，信号经过升压中周发放大后通过一体化超声波传感器发送出去。当单片机检测的回波信号时，停止定时器，并将定时器中的数值读出，根据系统的机器周期计算出超声波传播的时间Ｔ。１．２．２余波的处理超声波探头将超声波脉冲发送完毕后，
并不是立即停止的，而是逐渐衰减，这一段衰
等硬件的设计进行了详细的说明；
软件程序的编写主要使用的是Ｃ语言。实现了数据采集与计算、数据转换、数据滤波和系统抗干
扰，及控制部分的逻辑判断等功能。最后通过分别对各个硬件模
目是通过液面高度的测量来确定容器里的原材料、半成品或者产品的，用以保证生产过长的２硬件电路设计各个环节物料平衡以及给进行经济核算提供可

超声波水位测距仪的设计

ＭＡ４０是双用型传感器［２］，即发送和接收集成于一体。当超声波遇到水面时发生反射，反射波回到超声波传感器，超声波接收器将超声波调制脉冲变为交变电压信号，再将所得的交变电压信号放大，输入到音调译码器中，音调译码器的输出由高电平跃变为低电平，作为中断信号输入到５】单片机的ＩＮＴｌ管脚。ＩＮＴｌ端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，停止计时，取得超声波往返的时间差。通过计算公式：ｓ＝３４０￡／２算出液位计离水面的距离，从而计算出水位的高度。这些都可以通过对５１单片机编程实现。
程师。研究领域：机电一体化产品设计。
（编辑：吴智恒）
２００４．［２］沈宇雯．电机自动测试系统［Ｊ］．电机技术，２００６，（２）．［３］赵奇平，程浩，陈汉汛．电动燃油泵预测试试验台开发［Ｊ］
机电工程技术，２００６，３５（３）：１８—１９，８１．
第一作者简介：陈汉汛，男，１９５５年生，大学本科，教授。研究领域：信号测试。已发表文章５０多篇。
２系统原理
图２为系统方框图。如图所示，整个系统的核心是８０５ｌ单片机㈨。所选用的超声波传感器是ＭＡ４０型传感器，它的工作电压是４０ｋＨｚ的脉冲信号，这可很容易地用软件编程使５ｌ单片机的Ｐ１口中的第０位产生４０ｋＨｚ方波的方法来实现。并在第一个脉冲产生时开始启动计时。４０ｋＨｚ的
图ｌ方案图
波，当超声波遇到水面经液面向上反射到液位计，液位计接收到反射回的超声波时，由单片机ＣＰＵ算出超声波往返一次所用的时间，即可算出液位计到水面的距离￡，液位高度＾可由公式：＾＝日叫·ｔ／２算出。式中口为超声波的传
万方数据
图４超声波接收电路
（５）报警电路一般在实践生产中往往是对水塔的水位控制在某一个范围内，如果低于某一下限值或高于某一上限值都会对生产带来影响。因此，一般在测量系统中都配有相应的报警电路。在这里主要是用发光二极管作为报警器件，分别有绿、黄、红三个发光二极管，它们的阳极各接一个限流电阻后一起接到＋５Ｖ的电压上，阴极分别接单片机的Ｐ１．１、

超声波测水位

水文站的水位自动监测系统设计摘要本文是为了实现对大坝水位进行多点水位采集，然后通过远距离传输，并且有数据显示和越限报警功能，单片机作为下位机，负责大坝现场各水位点的选通和采集，作为上位机的PC机，则负责大坝水位的集中显示和管理记录，而PC机与单片机之间的通讯方式主要采用RS-485总线技术。

本文阐述了通过超声波液位传感器等对大坝水位进行自动监测系统，主要由硬件部分和软件部分组成。

硬件部分主要是传感器主要是超声波传感器，数据采集部分采用多路开关方式进行，利用超声波传感器进行模拟数据采集，为了满足生产中多通道的要求，设计了8个模拟数据采集通道。

传感器将非电量信号变为电信号，经放大器放大后送入8位串行模数转换器TLC0838，数据处理部分采用AT89S52单片机为核心控制器件，当AT89S52单片机接到控制软件发出的通道采集指令，采集的信号通过串行接口送入单片机，由显示芯片HD7279八驱动LED数码管进行现场显示，再通过RS-485通信总线上传至上位机，由上位机进行显示。

软件部分主要采用汇编语言编程进行了数据采集处理、数据显示、报警等程序的设计。

针对电磁干扰对系统的干扰，本文提出了去藕电容的配置等三点抗干扰措施，以增加系统的稳定性。

关键词：超声波传感器；AT89S52单片机；数据采集通信；上位机Design of Automatic Monitoring System of the Water Levelin Hydrological StationAbstractThe paper mainly describes the method of the ultrasonic liquid level through the dam of water level sensors for automatic monitoring system, which is consist of the hardware part and software part. In this paper, uses the host who and the monolithic integrated circuit is composed by PC machine from the type many machine networking system, the monolithic integrated circuit took the lower position machine, is responsible for the dam scene various gauging stations the selection and gathering, in the achievement position machine PC machine, then is responsible for the dam water level the centralism demonstrate and manage the record, but PC machine and between the monolithic integrated circuit communication way mainly use the RS-485 main line technology.Here uses the sensor mainly is the ultrasonic sensor, the data-acquisition works in frame of multi-channel switch. Carries on analog data gathering using the ultrasonic sensor, It designs eight analog-data acquisition system .The sensor changes the non-electronic signals into electronic signals and sends them to eight TLC0838 tandem modu1us transfers after being amplified. Data-acquisition takes AT89S52 single chip microcomputer as the key controller element, when the AT89S52 receives the channel acquisition order from the controlling software, the collected signals will be sent to the single chip microcomputer through tandem interface, and will be shown alive as the showing chips HD7279A drives the LED, and sent to the PC through RS-485 the main communication wire, also it will be shown.It designs much program like data-acquisition treatment, data-display and data-communication Etc, using complied languages. As to the interference from the electromagnetism to the system, the thesis proposes three measures to resist the interference like capacitance dispose, to steady the system.Key word: Ultrasonic sensor; Single Chip Microcomputer of AT89S52; Data-acquisition and communication System; PC目录第一章绪论 (1)1.1国内外的发展概况 (1)1.2目的和意义 (1)1.3主要内容 (2)第二章数据采集的硬件设计 (3)2.1单片机数据采集系统 (3)2.1.1基本组成 (3)2.1.2采集方式 (3)2.1.3硬件组成 (4)第三章硬件电路设计 (5)3.1水位传感器的选择 (5)3.1.1浮子式水位传感器 (5)3.1.2压力式水位传感器 (5)3.1.3气泡式水位传感器 (6)3.1.4超声波水位传感器 (6)3.2传感器检测电路 (8)3.2.1超声波发射电路 (9)3.2.2超声波接收电路 (10)3.3 A/D转换电路设计 (10)3.3.1 A/D转换器工作过程 (10)3.3.2 A/D转换单元电路设计 (11)3.4单片机最小系统 (13)3.5 LED显示电路 (14)3.6 报警电路 (16)3.7串行通信电路设计 (16)3.7.1 RS-485通信总线 (17)3.7.2串行通信电路设计 (18)3.8 电源电路设计 (19)第四章软件设计 (20)4.1数据处理程序设计 (20)4.2数据采集处理...................................................................... 错误!未定义书签。

超声波水位检测仪的设计开题报告

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IRE Transactions on Medical Electronics, 2009, ME-6, Issue:3, pp141-146
现有设备和实验条件个人计算机、51 单片机开发板、示波器、直流稳压电源、数字万用表，开放实验室
-3-Biblioteka 3．实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料
2．准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等）
研究概况及发展趋势（1）超声波水位测量研究概况[1-2] 近年来，随着电子技术和信号处理技术的迅速发展，液位测量仪表中的测量技术也发展很快，经历了由机械式向机电一体化再到自动化的发展过程。结合这两大技术，尤其是将微处理器引进液位测量系统以后，使得液位计的精度越来越高，越来越向智能化、一体化、小型化的方向发展。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、新方法应用到储罐液位测量领域。电子式测量方法便是其中的重要成果之一。在电子式液位测量方法中，有许多新的测量原理，包括压电式、应变式、雷达式、超声波式、浮球式、电容式、磁致伸缩式、伺服式、混合式等二十多种测量技术。由于该方法测量精度高，可靠性强，持续时间长，安装维护简单，因而正在逐步取代旧的机械式液位测量方法。用于储罐液位测量的众多电子式技术中，压电式、超声波式、应变式、浮球式、电容式五种测量技术应用最为广泛，约占总数的 60%以上。其中，超声波式测量技术的应用份额最大。超声波液位测量有很多优点:它不仅能够定点和连续检测液位，而且能够方便地提供遥控或遥控所需的信号。与放射性技术相比，超声技术不需要防护。与目前的激光测量液位技术相比，超声方法比较简单而且价格较低。一般说来，超声波测位技术不需要有运动的部件，所以在安装和维护上有很大的优越性。特别是超声测位技术可以选用气体、液体或固体来作为传声媒质，因而有较大的适应性。所以在测量要求比较特殊，一般液位测量技术无法采用时，超声测位技术往往仍能适用。（2）国内的发展趋势[3-7] 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。从测量范围来说，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。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。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人类。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