基于单片机的超声波液位控制器设计
基于单片机的超声波水位控制系统毕业论文
学士学位毕业设计(论文) 基于单片机的超声波水位控制系统Control system of ultrasonic level based on single chipmicrocomputerbySupervisor: Huang FuhaiMarch 2015毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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基于8051单片机超声波液位计的设计_张军
１ 超声波液位计的工作原理 超声波液位计是一种非接触式液体液位测量仪，可用于测量各种容器或管道内液体的液位高低和流量大小，也可以用于水渠、水库、江河和湖海水位的测量中，尤其适用于污水、有腐蚀性的场合，如城市排水泵站拦污栅前后水位的测量。
由于城市污水腐蚀性强，若采用接触式压力水位计，必须将传感器探头插入污水中，探头很快被腐蚀坏，影响正常的测量。
此外，超声波液位计测量精度高，安装维护简便，可以同时测量水位、水位差和流量等，并具有计算机标准ＲＳ－４８５接口等特点，因此得到愈来愈广泛的应用。
１．１ 超声波 超声波是指频率超过２万Ｈｚ即超过人耳听阈高限的声波，属于机械波。
自然界的机械波以频率可分为三大类：次声波、声波和超声波。
频率低于２０ Ｈｚ的波动称为次声；频率在２０Ｈｚ到２０ｋＨｚ之间的波动称为声波（音），频率在２０ｋＨｚ以上的波动称为超声。
人耳可听到声（音），但听不见次声与超声。
一般诊断用超声波频率为１ Ｍ￣１０ ＭＨｚ，而最常用的是２．５ Ｍ￣５ ＭＨｚ。
超声波具有许多优点。
它可在各种不同媒质中传播，且可传播足够的距离；传播时方向性强，能量易于集中；超声波与传播媒质的相互作用适中，易于携带有关超声传播的媒质状态信息或对传播媒质产生效应。
作为信息载体及能量形式，超声波技术与其他电子技术、光学技术等相结合已广泛用于生物医学领域，并迅速发展。
１．２ 液位计 液位计是指对容器中液体高度的变化进行实时连续检测的传感器。
此传感器通常输出４￣２０ ｍａ或１￣５ Ｖ的标准信号与显示仪表或计算机系统连接，也可以通过ＲＳ－４８５或现场总线方式与计算系统相连接。
通常输出继电器的接点信号或集电极开路信号，输出信号一般与ＬＥＤ指示灯、报警器（蜂鸣器）或通过超声波发射、接收电路、温度测量电路、ＬＥＤ显示由微处理器进行控制。
１．３ 测量原理 超声波探头安装在贮存罐正上方，距地面高度为H0，如图１所示［１］。
图１ 测量原理图 由微处理器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基于８０５１单片机超声波液位计的设计张 军 赵红梅（广东省华立高级技工学校 广州 ５１１３２５）摘 要 本文根据超声波液位计的工作原理、特点组成、参数设置和应用等，采用了８０５１单片机控制，针对超 声波液位计进行了电路设计。
基于单片机的超声波水位控制器的设计
基于单片机的超声波水位控制器的设计一、引言在许多工业和民用领域，如水库、水塔、污水处理厂等，准确监测和控制水位是至关重要的。
传统的水位控制方法往往存在精度低、可靠性差、响应速度慢等问题。
随着电子技术和单片机技术的不断发展，基于单片机的超声波水位控制器应运而生，它具有精度高、响应快、易于实现自动化控制等优点，为水位控制提供了一种更加高效、可靠的解决方案。
二、超声波水位测量原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波，它在空气中传播时遇到障碍物会发生反射。
超声波水位控制器就是利用这一原理来测量水位的。
控制器通过发射超声波脉冲，并测量从发射到接收反射波的时间间隔，根据声音在空气中的传播速度，就可以计算出传感器到水面的距离。
由于传感器的安装位置是固定的，因此可以通过计算得出水位的高度。
三、系统硬件设计（一）单片机选型在本设计中，选用了_____型号的单片机作为核心控制器。
该单片机具有性能稳定、运算速度快、资源丰富等优点，能够满足系统的控制和数据处理需求。
（二）超声波传感器选择了一款高精度的超声波传感器，其测量范围能够满足实际应用的需求，并且具有良好的稳定性和可靠性。
（三）显示模块为了实时显示水位信息，选用了_____显示模块。
它可以清晰地显示水位高度、报警状态等信息，方便操作人员查看。
（四）按键模块设置了按键模块，用于设定水位的上下限阈值，以及进行系统的参数设置和操作控制。
（五）报警模块当水位超过设定的上下限阈值时，报警模块会发出声光报警信号，提醒操作人员及时采取措施。
（六）电源模块为整个系统提供稳定的电源供应，确保系统的正常运行。
四、系统软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源的初始化、传感器的初始化、显示模块的初始化等。
然后进入主循环，不断地采集水位数据、进行数据处理和判断，并根据判断结果控制显示模块和报警模块。
（二）数据采集与处理程序通过单片机的定时器和中断功能，精确地测量超声波从发射到接收的时间间隔，并将其转换为水位高度。
基于单片机的超声波液位测控系统设计
毕业论文 (设计基于单片机的超声波液位测控系统设计摘要本设计从现代化计算机控制技术入手,利用单片机的强大智能功能,通过完整的软件与硬件的结合,阐述了一种先进液位测量系统。
根据超声波传感器的特点,设计出一套适合实验室条件下的液位测量设备,主要通过单片机、超声波传感器测量锅炉液位。
本次设计选择的电器设备有单片机、超声波传感器, D/A转换器等, 设计硬件控制流程图、控制电路图以及软件中的主程序流程图。
通过系统模拟实验表明:该系统设计合理,自动化程度高,实验过程时间短,工作稳定可靠,基本满足了设计的相关要求。
关键词 :液位测量;单片机;超声波传感器ABSTRATThis design obtains from the modernization computer control technology, using monolithic integrated circuit's formidable intelligent function, through the complete software and hardware's union, elaborated one kind of advanced fluid position measurement system. According to ultrasonic sensor's characteristic, designs a set to suit under the laboratory condition the fluid position measurement equipment, mainly through monolithic integrated circuit, ultrasonic sensor survey boiler fluid position. This design choice's electric appliance equipment has the monolithic integrated circuit, the ultrasonic sensor, the D/A switch and so on, designs in the hardware control flow chart, the control circuit diagram as well as software's master routine flow chart. Indicated through the system simulation experiment: This system design is reasonable, the automaticity is high, the experiment process time is short, work stable reliable, has satisfied the design related request basically.Key words:Fluid position survey; Monolithic integrated circuit; Ultrasonic sensor目录引言 ....................................................................... 1 1 超声波测距原理 ............................................................ 2 1.1超声波 .................................................................. 2 1.2超声波传感器 ............................................................ 3 1.3超声波传感器的结构和发射原理 (4)1.4超声波传感器的选择 (4)2 超声波测量系统的硬件设计 .................................................. 4 2.1单片机的选用及简介 ...................................................... 5 2.2超声波液位检测电路 ...................................................... 6 2.3液位控制电路 ............................................................ 8 2.4键盘 (9)2.5显示电路 (9)3 系统软件设计 ............................................................. 11 3.1主程序流程图 (11)3.2超声波测距的相关程序 (12)4 系统调试与结论 ........................................................... 14 参考文献 ................................................................... 15 谢辞 (16)1引言1.1概述传统的液位控制绝大多数是人工控制,造成了人力资源的浪费,同时安全性可靠性都不高。
基于单片机的超声波液位检测系统设计
编号：审定成绩：毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于单片机的超声波液位检测系统设计摘要液位测量及控制广泛应用于工业、生活等领域，由于许多测量环境条件及其恶劣，例如对具有腐蚀性的液体的液位测量。
显然，传统的液位测量设备已不能满要求。
因此，一些基于超声波的非接触式液位测量控制技术应运而生。
本文利用单片机的强大功能，通过硬件和软件的完美结合，设计、实现了一种基于超声波的液位检测控制系统。
系统由液位测量模块、数据显示模块、液位控制模块、超限报警模块和参数设置模块组成，通过HC-SR04超声波测距模块采集数据，经过单片机进行数据处理，然后进行实时液位显示，同时发出液位控制信号和报警控制信号。
最后，对所实现的实物进行了测试。
测试结果表明系统功能符合设计要求，能达到易控制、稳定性强、测量精度高、安全性高、功耗低的预期目的。
【关键词】单片机超声波液位测量液位控制ABSTRACTLevel measurement and control are widely used in the industrial field and other related fields. In the field of industry, many measurement environments are very bad such as the level measurement of corrosive liquids. Obviously, the traditional level measurement devices can not satisfy the requirements. As a result, some control based on the non-contact ultrasonic level measurement technology arises at the historic moment. This paper makes use of the powerful features of the SCM and the perfect combination of software and hardware to design and implement an advanced control system for liquid level measurement based on the ultrasonic measurement. The designed system includes level measurement module, data display module, level control module, limit alarm module, and parameter set module. The system collects data through HC-SR04 Ultrasonic Ranging Module, and then process the data, display the level in real-time and issue level control signal and the warning signal. Finally, the system was tested. The tested results show the system functions can meet the designed requirements, which achieve control easily, high stability, high accuracy, and high security.【Key words】SCM Ultrasonic Level measurement Level control目录第一章绪论 (1)第一节课题的提出和意义 (1)一、课题的提出 (1)二、课题的意义 (1)第二节国内外液位检测控制技术的发展现状 (2)第三节本课题主要研究内容 (3)第二章整体方案设计 (4)第一节方案设计架构 (4)第二节超声波测量技术 (5)一、超声波的定义及特性 (5)二、超声波测距原理 (5)第三节本章小结 (6)第三章硬件设计 (7)第一节单片机的最小系统组成 (7)第二节LCD1602液晶显示模块 (8)一、LCD1602液晶显示简介 (8)二、显示内容 (9)第三节设置模块 (9)第四节报警模块 (10)第五节液位测量模块 (11)一、HC-SR04简介 (11)二、引脚接线方式 (12)三、模块工作原理 (12)第六节液位控制模块 (13)第七节本章小结 (14)第四章软件设计 (15)第一节编译语言与编译思想 (15)第二节软件设计 (15)一、总体设计 (15)二、关键模块程序设计 (16)第三节本章小结 (20)第五章仿真及调试 (21)第一节仿真 (21)第二节系统测试 (22)第三节本章小结 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录 (29)一、英文原文 (29)二、英文翻译 (33)三、源程序 (39)第一章绪论第一节课题的提出和意义一、课题的提出在日常生产生活中，常遇到液位测量及控制问题。
单片机超声波液位计设计原理
单片机超声波液位计设计原理一、引言随着科技的发展，人们对液位控制的需求越来越高。
单片机超声波液位计是一种常用的液位控制装置，可以实时监测液体的液位情况。
本文将介绍单片机超声波液位计的设计原理，包括硬件设计和软件设计等方面。
通过深入探讨，希望读者能够对单片机超声波液位计有更深入的了解。
二、超声波液位计的原理超声波液位计通过发送超声波信号并接收反射回来的信号来测量液体的液位。
其原理是利用声波在空气和液体之间的传播速度不同来计算液位的高度。
具体来说，超声波液位计由超声波发射器、接收器和单片机控制模块组成。
三、硬件设计1. 超声波发射器超声波发射器负责发送超声波信号。
它通常由压电元件构成，能够将电信号转化为机械振动，从而产生超声波。
超声波发射器需要与单片机控制模块连接，以接收控制信号并开始发射超声波。
2. 超声波接收器超声波接收器负责接收反射回来的超声波信号。
它也由压电元件构成，能够将接收到的超声波转化为电信号，供单片机控制模块进行处理。
超声波接收器需要与单片机控制模块连接，以将接收到的信号传输给单片机进行处理。
3. 单片机控制模块单片机控制模块是整个超声波液位计的核心部分。
它负责控制超声波的发射和接收，以及对接收到的信号进行处理。
单片机控制模块一般采用微处理器或微控制器，其具体型号和参数选择需要根据实际需求进行。
四、软件设计1. 发射超声波信号单片机控制模块首先需要发送超声波信号。
在软件设计中，我们可以使用相应的程序代码控制超声波发射器开始发射超声波。
2. 接收超声波信号单片机控制模块通过超声波接收器接收反射回来的超声波信号。
在软件设计中，我们可以使用相应的程序代码接收传感器接收到的信号。
3. 信号处理单片机控制模块需要对接收到的信号进行处理，并计算液位的高度。
在软件设计中，我们可以使用相应的算法和逻辑来实现信号处理的过程。
4. 结果显示单片机控制模块还需要将测量得到的液位高度显示出来。
在软件设计中，我们可以使用显示模块（如LCD屏幕）来展示测量结果。
基于单片机超声波水位控制C语言程序
//延时函数
void Delay_ms(int jj) //延时函数
{
int ii; //延时变量
while(jj--)//延时n毫秒
for(ii=0;ii<116;ii++);//延时1毫秒
}
void Conut(void) //测量函数
TH0=0; //定时器清零
TL0=0; //定时器清零
TH1=0xf8; //2MS定时
TL1=0x30; //2MS定时
ET0=1; //允许T0中断
ET1=1; //允许T1中断
TR1=1; //开启定时器
if((S/10>SET_H)||(S/10>SET_H)) //水位过低过高报警，
{
LED=0;SPEAK=0; //报警
}
else
{
LED=1;SPEAK=1; //不报警
}
////////////////////////////////
Table[2]= SET_H%10+0X30;
LCD1602_Disp_ZF(0x86+0x40,Table,3);
Table[0]= SET_L/100+0X30; //显示最小值
Table[1]= SET_L%100/10+0X30;
Table[2]= SET_L%10+0X30;
{
KEY_flag++; //模式选择
ISP_ERASE(0x2c00); //注意：字节编程时必须要先要擦除整个扇区
基于单片机的超声波液位计的设计与实现
基于单片机的超声波液位计的设计与实现基于单片机的超声波液位计的设计与实现一、引言液位测量在工业生产过程中具有重要意义，涉及到液体储存、运输、计量等多个方面。
而超声波液位计是一种常用的液位测量技术，通过发射超声波脉冲，测量声波从发射到接收的时间来计算液位的高度。
它具有测量范围广、精度高、无接触、易于安装和维护等优势，因此受到了广泛应用。
本文主要针对基于单片机的超声波液位计的设计与实现进行研究。
我们选择STM32F103单片机作为核心控制器，并采用SRF04型超声波传感器作为液位的测量器件。
二、系统设计1. 硬件设计该液位计系统的硬件设计主要包括单片机模块、超声波传感器模块、显示模块以及电源模块。
单片机模块：我们选择STM32F103单片机，它具有丰富的外设资源和高性能处理能力。
单片机通过GPIO口与超声波传感器模块进行通信，并通过USART口与显示模块进行数据传输。
超声波传感器模块：采用SRF04型超声波传感器，它具有稳定的测量特性和较高的测量精度。
超声波传感器的发射脚与单片机的GPIO口相连，接收脚与GPIO口相连。
显示模块：采用OLED显示屏，通过I2C总线与单片机进行通信。
显示模块可以实时显示液位的数值。
电源模块：采用稳压电路，将输入的直流电源转换为单片机和其他模块所需的适宜电压。
2. 软件设计软件设计主要分为单片机程序设计和上位机程序设计两部分。
单片机程序设计：通过配置单片机的GPIO口和USART口，实现与超声波传感器和显示模块的通信。
通过发射超声波脉冲并接收返回的信号，计算液位的高度，并将结果通过USART口发送给上位机。
上位机程序设计：上位机程序运行在计算机上，通过串口与单片机进行通信。
接收到单片机发送的液位数据后，将数据显示在界面上，同时可以对液位计进行校准和参数设置。
三、系统实现1. 硬件实现按照设计要求，搭建液位计的硬件系统。
首先将STM32F103单片机与超声波传感器、显示模块及电源模块连接，确保各模块之间正常通信。
基于单片机的超声波水位控制器的设计
题目(中文): 基于单片机的超声波水位控制器的设计(英文): The Design of Ultrasonic Water Level Controller Based on MCU目录绪论 (1)1 系统总体方案设计 (3)2 超声波和超声波传感器 (5)2.1 超声波 (5)2.1.1 定义 (5)2.1.2 超声波的主要参数 (5)2.1.3 超声波的特性 (5)2.1.4 超声波的特点 (5)2.2 超声波传感器的主要应用 (6)2.3 超声波传感器测距原理 (6)2.3.1 超声波传感器 (6)2.3.2 超声波传感器的性能指标 (6)2.3.3 超声波传感器的结构 (7)2.3.4 声波测距原理 (7)3 各单元硬件电路设计 (8)3.1 主控制器芯片AT89C52概述 (8)3.2 最小工作系统 (9)3.3 蜂鸣器报警电路原理 (10)3.4电机驱动电路原理 (11)3.5 按键功能电路原理 (11)3.6 液晶LM016L显示功能电路 (12)4 系统程序的设计 (13)4.1 程序语言介绍 (13)4.2 程序设计步骤 (13)4.3 软件的安全冗余设置 (13)4.4 程序流程图 (14)5仿真测试 (16)5.1 测试过程 (16)5.2 仿真电路检测 (16)5.3 检测遇到的问题及解决方案 (16)5.4 功能实现 (17)结论 (20)参考文献 (21)附录一系统protues仿真图： (22)附录二程序源代码 (23)致谢 (29)插图索引图1-1方案一方框图 (3)图1-2方案二方框图 (4)图2-1 超声波传感器工作原理 (7)图3-1 AT89C52的引脚图说明 (8)图3-2 最小系统原理图 (9)图3-3复位电路 (9)图3-4晶振电路 (10)图3-5蜂鸣器报警功能电路 (10)图3-6电机驱动电路 (11)图3-7按键功能电路 (11)图3-8液晶LM016L显示电路图 (12)图4-1程序总体流程图 (14)图4-2 PWM按键调整子程序流程图 (15)图5-1 低水位仿真示意图 (17)图5-2 正常水位仿真示意图 (18)基于单片机的超声波水位控制器的设计摘要蓄水装置在日常生活和工业应用中发挥着重要的作用。
基于单片机的外测式液位仪控制程序设计
基于单片机的外测式液位仪控制程序设计摘要本设计的主要研究方法是利用超声波回波法进行测量，由超声波传感器的发射探头发射超声波，当超声波遇到障碍物时会被反射，利用单片机记录超声波的发射时间和接收到回波的时间，根据当前环境下超声波的速度，即可计算出超声波传播的距离，即可确定液面高度。
文中介绍了超声波测液位的基本原理，设计出了由AT89C51单片机为主控元件的超声波液位测量系统。
设计了主要由超声波发射电路，超声波接收电路，单片机控制电路和显示电路构成的系统框图。
同时给出软件系统程序设计方法，系统实现了标准液位的检测及显示功能。
在硬件部分，超声波发射电路将AT89C51单片机控制的每隔20ms的方波脉冲信号放大到-300V，以满足超声波发射探头的发射需要。
超声波接收电路对接收的回波进行放大整形，送回单片机。
系统以AT89C51单片机为设计核心，测量得到超声波的传播时间，计算出传播的距离，从而得到所要测量的液位距离,并通过数码管显示出来。
在程序设计部分，根据系统框图设计出主程序流程图，采用的是模块化结构，主要分三部分：主程序，中断服务子程序和显示子程序。
再分别根据各个子程序的流程图编写相应的程序，使得程序部分适合硬件部分，使系统功能得以实现。
关键词：液位测量，超声波，非接触测量，单片机控制Control Program Design of Outside T est of LiquidLevel Based on MCUABSTRACTThe design of the main research method is the use of ultrasonic echo method to measure the emission from the ultrasonic sensor ultrasonic probe launch, when the ultrasonic wave is reflected when an obstacle, the use of ultrasonic transmitter microcontroller records the time and the received echo time, According to the speed of ultrasound under the current environment, you can calculate the distance ultrasonic propagation, fluid levels can be determined. This paper introduces the basic principles of ultrasonic liquid level measurement, designed by the AT89C51 microcontroller as the main control component of the ultrasonic level measurement system. Designed mainly by the ultrasonic transmitter circuit, the ultrasonic receiver circuit, single chip control circuit and display circuit to form a system block diagram. Procedures are given software system design, system implementation of the standard liquid level detection and display. In hardware, ultrasonic transmitter circuit AT89C51 Microcontroller square wave pulse every 20ms signal amplification to-300V, in order to meet the launch needs of ultrasonic probe launched. Ultrasonic receiver circuit to amplify the received echo shaping, back to SCM.AT89C51 microcontroller system for the design of the core, the propagation time of ultrasonic wave measured to calculate the propagation distance, resulting in level to be measured by the distance, and thro ugh the digital display. In the programming part of the design according to the system block diagram of the main program flow chart, using the modular structure, the main three parts: the main program, interrupt service routines, and display routines. And then were prepared according to each corresponding subroutine program flow chart, making part of the program for hardware, system functions can be achieved.KEY WORDS：level measurement, ultrasonic, non-contact measurement, MCU controlII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 液位测量系统的现状 (1)1.2 液位计的分类 (1)1.2.1 接触型液位仪表 (2)1.2.2 非接触型液位仪表 (3)1.3 液位传感器的发展方向 (4)1.4 超声波液位计的优缺点与可行性 (4)2 超声波传感器 (6)2.1 超声波的性质 (6)2.1.1 超声波基本性质 (6)2.1.2 超声波的衰减 (6)2.1.3 超声波的特性 (6)2.1.4 超声波的折射率 (7)2.2 超声波外测液位检测方法选择 (8)2.3 超声波探头的选取 (9)2.3.1 压电效应 (9)2.3.2 探头材料的选取 (10)2.3.3 超声波传播形式 (11)2.4 超声波换能器的结构和原理 (11)2.5 超声波换能器最佳频率计算 (12)3 液位仪的整体设计 (13)3.1 超声波液位仪 (13)3.1.1 超声波测距的理论分析 (13)3.1.2 超声波液位仪工作原理 (14)3.3 系统总体设计思想 (16)3.3.1 硬件框图设计 (16)3.3.2 主流程图设计 (16)4 程序设计 (19)4.1 确定开发语言 (19)4.2 主控制器的确定 (20)IV4.2.1 AT89C51功能说明 (20)4.2.2 系统中AT89C51的功能说明 (23)4.3 主程序设计 (23)4.4 中断程序设计 (24)4.5 温度采集程序设计 (26)4.6 串行口通信设计 (28)4.7 显示程序 (29)5 结论 (33)5.1 程序设计调试结果 (33)5.2 设计总结 (33)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (38)IV基于单片机的外测式液位仪控制程序设计 11 绪论1.1 液位测量系统的现状目前，液位测量技术已经广泛的运用在工业部门和日常检测部门中。
基于单片机的超声波液位测量器设计
基于单片机的超声波液位测量器设计中北大学毕业设计开题报告学生姓名：李永旭学号：09050441X50学院、系：信息商务学院、信息与通信工程专业：电气工程及其自动化毕业设计题目：基于单片机的超声波液位测量器设计指导教师:秦鹏2013年 3月 15 日毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述1.1 问题的提出和课题的研究意义随着科学技术的快速发展，超声波将在液位测量仪中的应用越来越广泛。
但就目前技术水平来讲，人们可以利用的液位测量技术还十分的有限。
因此，这是一个正在蓬勃发展而有无限前景的技术及产业领域。
展望未来，超声波液位测量仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位、高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自身噪声，改善潜艇声纳的工作环境。
毋庸置疑，未来的超声波液位测量仪将于自动化智能化接轨，与其他的液位测量仪集成和融合，形成多液位测量仪。
随着测距仪的技术进步，液位测量仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。
在新的世纪里面貌一新的液位测量仪将发挥更大是的作用[13]。
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善[1]。
本文的研究，就是以超声波为测量工具，通过单片机的控制，经过一系列转换、放大电路组成超声波液位测量仪以实现对处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境中的液面的测量。
基于单片机的超声波液位测量系统的设计
基于单片机的超声波液位测量系统的设计1 绪论1.1 课题背景及研究意义液位测量广泛应用于石油、化工、气象等部门，实现无接触、智能化测量是当前液位测量的发展方向。
随着工业、建筑业、农业、军事等领域的不断发展，计算机、微电子、传感器等高新技术的应用与研究，传统的液位测量方法在很多场合已无法满足人们的需求，由此很多先进的测量工具应运而生。
按照应用习惯将这些测量工具分为接触式和非接触式两大类。
接触式液位测量主要有：人工检尺法、浮子测量装置、伺服式液位计、电容式液位计和磁致伸缩式液位计等。
它们共同的特点是感应元件与被测液体接触，因此存在一定的磨损且容易被液体粘住或腐蚀。
非接触式液位测量出现了微波雷达液位计、射线液位计、激光液位计及超声波液位计等。
它们共同的特点是感应元件与被测液体不接触，测量仪器不受被测介质的影响，这就大大解决了在粉尘多情况下，给人类引起的身体接触伤害，腐蚀性质的液体对测量仪器的腐蚀，触点接触不良造成的误测情况。
但前几种方法由于技术难度大，成本高，一般用于军事工业，而超声波液位计由于其技术难度相对较低，且成本低廉，适用于民用推广。
1.2 液位计的现状1.2.1 接触型液位仪表接触型液位仪表主要有人工检尺法、浮子测量装置、伺服式液位计、电容式液位计以及磁致伸缩式液位计。
（1）人工检尺法：利用浸入式刻度钢尺测量液位，取样测量液体温度和密度，通过计算得到液体的体积和重量，这是迄今为止依然在全世界范围内广泛使用的液位测量方法，也可以把它用作现场检验其他测量仪表的参考手段。
该方法分为实高测量和空高测量两种。
人工检尺法一般精度为±2mm，通常至少测量两次，两次结果相差不得超过±lmm。
人工检尺法具有测量简单、直观、成本低等优点，但需要检测人员动手测量，不适合恶劣环境下的操作。
另外，需要较长的测量时间，难以实现在线实时测量，即实时性较差且需手工处理数据，不利于数据的计算机管理。
（2）浮子测量装置：浮子式测量装置采用大而重的浮子作为液位测量元件，驱动编码盘或编码带等显示装置，或连接电子变送器以便远距离传输测量信号。
基于单片机的超声波液位计设计
基于单片机的超声波液位计设计
概述：
超声波液位计是一种新颖的非接触式液位检测技术。
本文将基
于单片机设计一款基于超声波技术的液位计。
主要器材：
1.超声波传感器(负责探头与水面之间的物理量)
2.单片机
3.LCD显示屏
4.蓄电池(负责供电)
5.喇叭发声器（将波形转换成声音)
液位计的工作原理：
当发射器发出的超声波被液体遮挡，接收器接收到衰减的超声
波信号，可根据上报的信号直接算出液位的高度。
波纹发射器将电
信号转换成声波。
声波经再加工过程后，从发射器射出，声波在媒
质中传递，信号由接受器采集，采集后传至电路板和显示屏上显示。
液位计的设计流程：
1.设计硬件电路，包括LCM、单片机、蜂鸣器、超声波发射器
和接收器等。
2.编写程序；
3.测试电路设计的合理性。
液位计的设计原则：
1.系统要稳定，测量精度要高。
2.工作可靠性要好，尽量减少误差。
3.为了让检测系统更加方便使用，LCM要能够轻松的展示液位高度。
液位计的设计要点：
1.超声波发射器的输出角度要合理，信号不要受到扭曲。
2.使用ADC转换时，要尽量减小信号波动。
3.选用合适的蜂鸣器，以免误差过大。
4.液位计的设计电路要合理，系统信噪比要低。
总结：
本文提出了一款基于超声波技术的液位计的设计方法，将单片机、超声波传感器、LCD显示屏等元件充分利用起来，设计的液位计效果良好，具有普遍的应用价值。
毕业设计(论文)-基于单片机的超声波液位控制器设计
基于单片机的超声波液位控制器设计摘要课题针对液位检测的实际问题,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及优越性，产生误差的各种原因，提出了相应的解决办法。
超声波液位检测仪以单片机 AT89C51 单片机最小系统为核心，利用超声波作为检测信号的手段，对液位进行检测和数据处理，减少了测量过程中的人工干预，方便了工作人员对液位检测的实时监控。
该系统硬件电路设计包含了超声波发射电路、接收电路、温度测量电路和液晶显示电路。
软件设计中，采用模块化程序设计思想，将软件主要分为超声波驱动与数据处理模块、功能模块两大模块。
对软件的这种“自顶向下”的模块化软件编程方法能使软件的结构清晰，有利于软件的调试和修改。
在设计中，由于需要测量的距离范围从几米到十几米，针对超声波振幅在传播时呈指数衰减的特性，最大限度地提高驱动能力，对回波进行多级放大，达到了设计要求。
由于测量精度要求很高，系统进行了温度补偿设计。
实验结果表明该设计方法可以提高超声波液位检测仪的测量精度并且硬件开销不大。
目录第一章绪论 (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)第二章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)第三章硬件总体设计 (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 温度测量电路 (21)3.7 串行通信口电路 (23)3.8 本章小结 (25)第四章系统软件设计 (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 串行口通信流程图 (30)4.1.6 DS18B20 流程图 (31)4.2 软件程序调试 (33)4.2.1 复位电路程序调试 (33)4.2.2 发送和接收超声波程序调试 (34)4.2.3 显示程序调试 (35)4.2.4 温度传感器程序调试 (36)4.2.5 通讯子程序调试 (38)4.3 本章小结 (39)第五章液位测量精度的提高和误差分析 (40)5.1 提高液位测量精度的主要方法 (40)5.1.1 温度测量 (40)5.1.2 算术平均滤波 (45)5.2 误差分析 (47)5.3 本章小结 (48)总结 (49)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。
基于单片机超声波液位控制器设计
基于单片机超声波液位控制器设计摘要为了能够有效的减少人工在农业生产工作当中，对液体的液位高度控制工作上的消耗，从而设计出基于单片机的超声波液位高度自动控制器，该机器是利用超声波的方式，结合单片机的功能，对液体水位进行监测。
该机器可以将监测得出的结果通过传感器进行实时的传送，再利用单片机的分析功能进行数据分析，之后将单片机得出的数据分析结果进行处理，最后得到一个是否需要启动电机的指令，再将指令传输到电机控制系统当中，这一环节就可以做到对液体水面位置进行智能控制与监测的工作，可以有效地减少人工对液位进行控制的工作量。
关键字：单片机；超声波；液位控制器；前言伴随着国家的发展社会的进步，电子科技也在不断地开发，电子设备不断地被利用到各行各业的生产活动当中，同时对于液位检测工作也可以使用相关的控制器，让检测工作能够自动与智能，并且更加精确。
因此，本文提出结合单片机利用超声波做出可以自动对液面进行检测与控制的机器，本机器由于超声波的优势可以对测距精度要求较高、被测介质较为复杂的液体进行检测。
并且在农业生产活动当中，对于液体的液位检测工作是必不可少的，人工可以对一些没有危险的液体进行检测，但是若是需要对一些特殊的而液体液位进行检测就需要该机器进行辅助的工作。
本机器可以代替直接接触式的传感器对液位进行检测，而本篇文章将以水资源为例，进行对基于单片机超声波液位控制器的设计进行简要阐述。
一、该设计的项目背景随着我国综合实力的提升，社会经济高速发展，人口数量也在不断的增加，因此我国对于环境的需求也在日益提升，因此人们应该加大对水资源的环保意识，在日常生活当中节约用水。
但是对于日常生活以及工业方面，对于水位的控制也是一项重要的工作。
在人们生活当中，水占着关键的影响地位，若是突然停水，一定会影响到人们的日常生活以及生产活动，对其带来许多困扰，若是某个地区长时间的缺水，带来的负面影响会更大，严重到会影响到生态环境的稳定性，造成一些无法挽回的损失。
单片机超声波液位智能控制系统设计
单片机超声波液位智能控制系统设计单片机超声波液位智能控制系统设计摘要：为了能够实现摆脱人工对工农业生产中特殊液体的液位高度调节进行自动控制，该文设计了一种基于单片机的超声波液位智能控制系统。
该系统通过超声波传感器对被测液体液位的高度进行实时测量，再由单片机进行数据的分析处理，将电机是否需要启动的分析结果传输到电机控制系统中，通过启动和关闭相应水泵自动调整液位，将液位控制在规定的上下限范围内，实现摆脱人工对特殊液体自动化液位控制。
关键词：单片机；超声波测距；传感器；液位控制随着科技的进步发展，电子技术已被广泛应用到测量技术中，使得自动精确测量得以实现。
在此基础上，由于使用超声波完成测距精度高、受被测介质影响较小，因此得到了更加广泛的利用。
针对工农业生产中由于性质特殊不能使用直接接触式传感器的特殊性质液体，设计了一种基于单片机的超声波液位智能控制系统，不同于单纯的超声波测距仪器，该系统可以通过系统中的能量转换装置实现超声波和电脉冲信号的相互转换，这样就能够在完成对特殊性质液体液面高度测量的同时，由单片机接受并进行传输信号的处理，以完成自动化液位控制。
系统实现的超声波自动测距技术可广泛应用于环境条件较为特殊的工业和农业等行业生产中，对实现液位自动测量及实时控制，提高控制精准度等均有较强的实用参考价值。
1 超声波液位智能控制系统的设计方案及关键技术 1.1 系统架构本设计选择基于 AT89C51 单片机作为中央处理器进行液位控制。
如图 1 所示，整个控制系统由中央处理模块、超声波测距模块、A/D 转换模块、报警模块、显示模块、键盘输入模块以及电机控制模块组成。
以 AT89C51 芯片为核心，采用超声波传感技术测量液位、单片机控制水泵运作的方式达到控制液位的目的。
1.2 系统工作原理首先系统采用超声波传感技术实时监测液位高度的变化，通过传感器模块将测量结果经A/D 转换处理成电信号后传输到单片机。
由单片机控制水泵包括抽水电机和排水电机以及显示和报警装置等发出动作指令：当液位高于规定范围上限时，电机启动抽水水泵抽出液体使液面下降；当液位低于规定水位下限时，电机启动排水水泵注入液体使液面上升，从而实现对液位的实时测量和控制。
基于单片机的超声波液位测量系统本科生毕业设计(论文)
摘要超声波液位测量是一种非接触式的测量方式,它是利用超声波在同种介质中传播速度相对恒定以及碰到障碍物能反射的原理研制而成的。
与其它方法相比(如电磁的或光学的方法),它不受光线、被测对象颜色的影响，对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。
因此，研究超声波在高精度测距系统中的应用具有重要的现实意义。
本设计基于单片机的超声波液位测量系统主要由硬件与软件两部分组成，硬件是基于AT89C51芯片为核心的超声波液位测量，采用AT89C51单片机进行控制及数据处理，给出了超声波发射和接收电路，通过盲区的消除以及环境温度的采样，提高了测距的精确度。
利用超声波传输中距离与时间的关系，设计出了能精确测量两点间距离的超声波液位检测系统。
此系统具有易控制、工作可靠、测量精度高的优点，可实时检测液位。
并有超声波处理模块CX20106A、CD4069组成的超声波发射电路、超声波接收电路、单片机复位电路、LED显示电路、报警电路等。
软件部分由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序组成。
各探头的信号经单片机综合分析处理。
最后通过实物的调试，各项参数及功能符合设计要求，能达到预期的目的。
关键词：单片机;超声波;温度控制;高精度测距AbstractThe ultrasonic liquid level measurement is a non-contact measurement method, realized by the principle of ultrasonic wave in the same medium with relatively constant propagation velocity and being reflected when it approaches an obstacle. Compared with other methods (such as electromagnetic or optical method), it has a certain of adaptability when objects to be measured are under such harsh environment as darkness, dust, smoke, electromagnetic interference, toxicity, unaffected by the light or the color of the object to be measured. Therefore, it bears important practical significance to conduct research on the application of ultrasonic wave in high precision ranging system.In this project, SCM-based ultrasonic liquid level measuring system is mainly composed of two components, namely the hardware and the software. The hardware is ultrasonic liquid level measurement based on AT89C51 chip as the core; it adopts AT89C51 single chip microcomputer for control and data processing, provides the ultrasonic transmitting and receiving circuit, and improves ranging accuracy through elimination of blind spot and sampling of ambient temperature,. By taking advantage of the relationship between distance and time in ultrasonic transmission, an ultrasonic liquid level detecting system which can accurately measure the distance between two points is designed. This system has these advantages like easy control, reliable operation, high measurement precision, and real-time detection of liquid level. And it has ultrasonic transmitting and receiving circuit, reset circuits of SCM, LED display circuit, alarm circuit composed of ultrasonic processing module CX20106A and CD4069. The software part consists of main program, preset subroutine, transmitting and receiving subroutine, and display subroutine. The probe signal is processed by SCM through comprehensive analysis.Finally through debugging of real objects, various parameters and functions can meet the project requirements to achieve the desired objective.Key words: single chip microcomputer (SCM); ultrasonic wave; temperature control; high precision ranging毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
基于单片机的液位控制器的设计
课题背景与研究意义
单片机控制的智能型控制器可应用于高层 小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒、 腐蚀性液体液位控制。 进行液位控制的方式有很多。简单的机械 控制：结构简单成本低，但精度不高，不 能进行数值显示。
本次设计的目的
此次系统设计的模型为水箱供水，利用单 片机为控制核心，设计一个对液位进行监 控的系统，要求实时检测液位高度，并与 预设值作比较，由单片机控制继电器的开 断进行液位的调整，最终达到液位的预设 值。现场实时显示检测值。
调控模块
此调控电路设计了三个按键分别与单片机 的P32、P31、P30端口连接。
LCD1602液晶显示器
继电器电路设计
报警装置
蜂鸣器电路
系统仿真图
系统仿真图
系统仿真图
仿真结果分析
实际水位 测量水位 蜂鸣器 LED灯 水泵
5.1 8.3 13.5
5 8 14
响 不响 不响
亮 暗 暗
工作 停止 停止
上限14，下限7（cm）。实物图ຫໍສະໝຸດ 系统结构图硬件部分介绍
STC89C52：功耗低，开发性、控制功能强大 压力传感器 ADC0832 调控模块：按键和红外遥控 LCD1602 水泵 报警模块
单片机最小系统电路设计
ADC0832模块
压力传感器及采集原理图
调控模块
红外接收头 （VS1838B） 红外模块原理图
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基于单片机的超声波液位控制器设计摘要课题针对液位检测的实际问题,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及优越性，产生误差的各种原因，提出了相应的解决办法。
超声波液位检测仪以单片机 AT89C51 单片机最小系统为核心，利用超声波作为检测信号的手段，对液位进行检测和数据处理，减少了测量过程中的人工干预，方便了工作人员对液位检测的实时监控。
该系统硬件电路设计包含了超声波发射电路、接收电路、温度测量电路和液晶显示电路。
软件设计中，采用模块化程序设计思想，将软件主要分为超声波驱动与数据处理模块、功能模块两大模块。
对软件的这种“自顶向下”的模块化软件编程方法能使软件的结构清晰，有利于软件的调试和修改。
在设计中，由于需要测量的距离范围从几米到十几米，针对超声波振幅在传播时呈指数衰减的特性，最大限度地提高驱动能力，对回波进行多级放大，达到了设计要求。
由于测量精度要求很高，系统进行了温度补偿设计。
实验结果表明该设计方法可以提高超声波液位检测仪的测量精度并且硬件开销不大。
目录第一章绪论 (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)第二章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)第三章硬件总体设计 (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 温度测量电路 (21)3.7 串行通信口电路 (23)3.8 本章小结 (25)第四章系统软件设计 (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 串行口通信流程图 (30)4.1.6 DS18B20 流程图 (31)4.2 软件程序调试 (33)4.2.1 复位电路程序调试 (33)4.2.2 发送和接收超声波程序调试 (34)4.2.3 显示程序调试 (35)4.2.4 温度传感器程序调试 (36)4.2.5 通讯子程序调试 (38)4.3 本章小结 (39)第五章液位测量精度的提高和误差分析 (40)5.1 提高液位测量精度的主要方法 (40)5.1.1 温度测量 (40)5.1.2 算术平均滤波 (45)5.2 误差分析 (47)5.3 本章小结 (48)总结 (49)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。
与激光测距、微波测距等测量方法相比，由于超声波在空气中传播速度远远小于光线和无线电波，时间测量精度的要求也远小于激光测距、微波测距等，因而超声波液位仪电路结构简单，造价低廉，容易设计，且超声波在传播过程中不易受烟雾、空气能见度等因素的影响，在各个场合均得到广泛应用。
然而超声波液位仪在实际应用中也有很多局限性会对测量数据的精确度造成一定的影响。
诸如，环境温度、风速等，使其无法达到要求。
如何解决这些问题，提高超声波液位仪的精度，具有较大的现实意义。
目前，市场上的超声波液位仪多数采用单片机作为对液位仪控制和运算的核心，系统的硬件设计决定着测量结果的精度。
本文在对超声波传播特性研究的基础上，设计了基于单片机的超声波液位仪的硬件系统和软件系统，并对硬件和部分软件分别进行了相关的调试。
硬件设计的总体目标是力求在结构简单、成本合理的前提下，尽量完善其功能。
由于超声波液位仪需要测量十几米距离，因此，针对超声波在传播时呈指数衰减的特性，我们采用了最大限度提高驱动能力、对回波进行多级放大等措施，扩大了测量范围。
本设计运用单片机系统控制超声波的发射、接收、温度测量以及其它的各种功能。
在软件设计中，我们采用模块化程序设计思想，将软件主要分为超声波驱动与数据处理模块。
这有利于软件的调试和修改。
因为对计算的精度要求较高，所以本设计采用温度补偿和数字平均滤波的方法提高计算精度。
另外，对设计过程中发现和存在的一些问题〔从软、硬件两方面〕，分析了原因并提出了一些解决的措施和改进的办法，为研制更加完善的超声波液位仪打下了基础。
1.1.2 超声波液位仪的现状经过不断的努力和探索，科技工作者己开发出了种类繁多、各具特色的液位仪。
尤其是近二十年来，随着微处理器的引入，测量仪表更是发生了革命性的变化。
液位仪的量程从几米到十几米，测量精度亦大大提高。
根据液位测量所涉及的液体存储容器、被测介质以及工艺过程的不同，选择不同类型的液位仪。
在进行液位测量前，必须充分了解液位测量的工艺特点，以此作为液位仪设计过程中的参考因素[5]。
目前，进口的智能化超声波液位仪能够对接收信号做精确的处理和分析。
可以将各种干扰信号过滤出来，识别多重回波;分析信号强度和环境温度等有关信息。
这样即便在有外界干扰的情况下，也能够进行精确的测量。
超声波液位仪不仅能定点和连续测量液位，而且能方便地提供遥测所需的信号。
同时，超声波液位仪不存在可动部件，所以在安装和维护上相应比较方便。
超声测位技术可适用于气体、液体或固体等多种测量介质，因而具有较大的适应性。
新型气密结构、耐腐蚀的超声波探头可测量十几米的液位[3]。
1.2 论文研究内容1.2.1 研究内容进口的液位仪功能齐全，精度较高，但是价格比较昂贵且维修不是很方便。
对于小型用户来说，不是理想之选。
而国内自行研制生产的液位仪价格相对便宜，但精度不高，功能相对单一。
为了设计出价格便宜，精度较高的超声波液位仪，本设计采用 89C51 为核心的单片机电路，同时使用双探头的方式发射和接收声波，基于超声波测距的原理，算出液位的高度。
由于在户外测距，受到天气的干扰因素比较多，因此采取温度补偿的方式，来弥补外部因素造成的误差。
除此之外，也可以使用数字平均滤波的方式来提高数据的精确度。
因为超声波在空气中的传播速度大约为 334m/s(常温下)，在同一介质中其传播速度相对恒定，与激光的速度(3×108m/s)相比，它的传播速度要慢得多，所以对超声波信号的处较为容易。
因此，这也体现了超声波测距的独到之处，加之其成本较低，所以超声波是比较理想的信号源[2]。
超声波液位测量方法与其它的液位测量方法相比不易受光线、被测对象颜色等因素影响，利用这样的特性，一般将仪器放置于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境之中。
同时超声波探头具有结构简单、价格便宜、体积小、信号处理可靠等特点。
综合而言，超声波液位仪具有非接触、精度较高、实时测量、可靠性强等优点，较为适合国内市场。
本篇论文研究的主要内容是基于超声波液位仪的设计和提高精度方面的研究。
为了提高数据的精确度，重点探讨超声波在测量水平面高度时所受到诸如温度，气候以及超声波强度衰减等因素的影响，以及采取相应的措施来减少误差。
速度的影响：超声波在工业应用中的频率为 5kHz-5MHz，超声波探头到介质表面距离的计算公式如下：D= t×2/CD：探头到介质表面的距离t1：声波的传播时间C：波的传播速率由此可知，除了声波的传播时间的测量准确性，声波的传播速度起着决定性的作用，声速的变化取决于传播媒介的不同。
在实际应用中，多种因素影响着传播媒介及声速。
为了获得更加准确的测量结果，超声波液位仪可以由所处环境的不同来设定不同媒介的声速[6]。
温度的影响：如下表 1.1，温度的变化影响着声速的变化，在正常环境中温度的变化带给声速的变化为 0.17%℃。
在实际应用中，由于探头周围环境，超声波传播媒介的温度以及被测介质的温度不尽相同。
因此，可以使用温度补偿这样的方式来提高数据的精确度。
1.2.2 论文的章节安排本文首先介绍了超声波液位仪测距的工作原理。
接着基于测距原理，介绍了硬件设计。
为了提高测量精度，我们又设计了一种以 51 单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字的超声波液位仪系统。
针对测量环境的改变，介绍温度补偿和平均滤波这两种方法来提高超声波液位仪精度。
论文研究内容和章节安排如下：第一章：介绍本课题的背景与意义，研究的历史和现状。
第二章：重点讲解往返时间检测法测距的理论,以及对超声波探头的工作原理进行详细介绍。
第三章：超声波液位仪的主控制电路，重点介绍 51 单片机和外围电路的设计，以及各种器件的选择。
特别是对相关传感器的介绍。
第四章：超声波液位仪的软件设计，包括软件流程图，以及程序代码的关键部分。
系统软件程序使用 C 语言编写。
第五章：通过温度补偿和数字平均滤波的方式来提高超声波液位仪的精确度。
同时对产生的误差进行分析。
第二章超声波的液位测量原理2.1 超声液位仪理论基础2.1.1 超声波介绍超声波是一种人耳无法听到的、频率一般超过 20kHz 的声音,它具有以下特性：（1）波长与辐射:传播速度是用频率乘以波长来表示。
电磁波的传播速度是 3×108m/s,而声波在空气中的传播速度很慢，约为 344m/s。
在这种比较低的传播速度下，长很短，这就意味着可以获得较高的距离和方向分辨率。
正是由于这种较高的分辨率特性，才使我们有可能在进行测量时获得很高的精确度。
（2）反射：要探测某个物体是否存在，超声波应能够在该物体上得到反射，由于金属、木材、混凝土、橡胶和纸等可以反射近乎 100﹪的超声波，因此我们可以很容易地探测到这些物体。
由于布、棉花等可以吸收超声波，探测到他们将十分困难。
另外，由于不规则反射，通常可能很难探测到表面震动幅度很大的物体。
（3）温度:声波传播的速度“V”可以用下列公式（2.1）表示：V=331.5+0.607t(m/s) （2.1 ）式中，t=温度（C），也就是说，声音传播速度随周围温度的变化有所不同。
因此，要精确的测量与某个物体之间的距离时，始终检查周围温度是十分必要的。
（4）衰减:传播到空气中的超声波强度随距离的变化成比例地减弱，这是由于衍射现象上的扩散损失，和介质吸收能量产生的吸收损失。