基于单片机的超声波液位测量毕业设计.docx

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基于单片机的超声波液位测量毕业设计

摘要

本文利用超声波传输中距离与时间的关系采用C8051F410单片机进行控制及数据处理设计出了能精确测量点间距离的超声波测距仪，利用所设计出的超声波测距仪可应用于汽车倒车、建筑工地以及一些工业现场的位置监控以及液位、井深、管道长度的测量等现场。

本测距仪能较精确测量被测物与测距仪之间的距离。

在分析国内外单片机超声波测距仪相关技术的基础上，结合最新研究成果，对超声波测距系统的研制进行了深入探讨和研究。

该系统分为测距模块、系统控制模块和显示报警模块，并分别对其进行方案分析，构建了单片机超声波测距仪构架和设计方案,在硬件电路中，详细阐述了运用单片机技术实现超声波测距的原理，分析了以单片机为主控单元的系统硬件和软件设计，并对该系统进行了试验和误差分析，给出了本系统的稳定性指标。

关键词：

C8051F单片机，超声波，LED,收发电路

Abstract

ThistextmakeuseofthesupervoicewavedeliverintermediaterangeandtimeofrelationadoptiontheC8051F410listslicethemachinecarryoncontrolanddataprocessingdesignabilityprecisionmeasuresupervoicethatorderdistancewaverangefinder,makeuseofdesignofsupervoicewaverangefindercanapplicationreversethecaratthecar,buildinglandandsomeindustrythespotofpositionsupervisionandliquid,welldeep,pipinglengthofmeasureetc.thespot.Thisrangefinderabilitymoreprecisionmeasureismeasuredanofthingandrangefinderofdistance.

Atanalysisdomesticandinternationallistslicemachinesupervoicewavetherangefinderberelatedtechniqueoffoundationup,combinelatestresearchresult,tosupervoicewavemeasuretobeapartfromsystemofdeveloppedtocarryonthoroughstudyandresearch.It'ssystem'sturntoisdividedintomeasuretobeapartfromamoldpiece,systemcontrolmoldpieceandmanifestationreporttothepoliceamoldpiece,anddifferenceastoit'scarryonaprojectanalysis,setuplistslicemachinesupervoicewaverangefinderframeanddesignproject,inthehardwareelectriccircuit,detailedelaboratedanusagelistslicemachinetechniquerealizationsupervoicewavetheprinciplewhichmeasuretobeapartfrom,analysiswithlistslicemachineforlordcontrolsystemhardwareandsoftwareofunitdesign,andrightnessshouldthesystemcarriedontoexperimentwitherrormarginanalysis,givethestabilityindexsignofthissystem.

Keywords:

TheC8051F,supervoicethewave,theLED,receiveanddispatchelectriccircuit

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。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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使用授权说明

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按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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年月日

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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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涉密论文按学校规定处理。

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日期：

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日期：

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1绪论

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，超声波将在测距仪中的应用越来越广泛。

但就目前技术水平来讲，人们可以利用的测距技术还十分的有限。

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，超声波测距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，未来的超声波测距仪将于自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。

随着测距仪的技术进步，测距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测距仪将发挥更大是的作用。

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。

本文的研究，就是以超声波为测量工具，通过C8051F410单片机的控制，经过一系列转换、放大电路组成超声波测距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被测物的测量。

以解除操作员用常规手段测量距离带来的不便以及危险，提高测量的安全性。

1.2测距仪的现状及超声波测距优势

随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，石油、化工、机械、汽车工业等各类工业都得到了迅猛的发展，但随之而来的技术落后严重制约着工业的发展步伐，其中，距离的测量尤为突出。

目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪，但是专用集成电路的成本很高，并且显示距离也比较困难，操作使用也不是很方便，而本设计研究的测距器成本低廉，性能优良，市场前景极为广阔，对提高我国超声波测距工业实际水平，具有较大的意义，在整个距离变化过程中自动测量距离的远近，并用数字显示出来，在距离到极限距离时会发出急促的警告声，提醒操作员注意采取措施。

本设计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。

因此在距离测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。

特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高;而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。

超声波距离测量仪能测量并显示液位的高度,同时用间歇嘟嘟声报警,间歇时间随障碍物距离缩短而缩短。

操作员不但可以直接观察被显示的距离,还可以用听觉判断距离的远近。

利用超声测距技术与单片机设计制作出超声波距离测量仪。

该系统在常见的距离测量装置的基础上采用计算机控制技术和超声波测距技术，通过显示距离的远近并根据其距离远近实时发出报警，解除了操作员用常规手段测量距离带来的不便以及危险，提高了测量的安全性。

1.3超声波测距仪的研究现状及发展趋势

随着工业水平飞速发展以及人民对物质需求水平的不断提高超声波测距仪作为一种新型的距离测量方式已经被越来越多的行业所应用。

同时由于本设计有着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特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高，而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。

相信在不久的将来超声波测距将会更加广阔的应用前景。

在工业生产中超声波测量占据着极为重要的地位，具有广阔的应用领域液位测量数据是实际生产和过程控制的重要参数储液罐储存液体的总量就是利用液位测量进行管理和控制的。

超声波液位测量技术在石油、化工等工业领域中得到广泛应用，阐述了该技术涉及的传感器结构、安装方式、远程控制及信号处理软件等方面的进展，随着网络通信技术的应用，预计该技术将向数字网络是的灌区液位定位系统发展。

2超声波测距原理概述

2.1超声波的发展史

2.1.1超声波的含义及其应用

当物体振动时会发出声音，科学家们将每秒振动的次数称为声音的频率，他的单位是HZ。

我们人类耳朵能听到声波频率为20-20000HZ，当声波的频率大于20000HZ或小于20HZ时，我们便听不到。

因此我们把频率高于20000HZ的声波称为超声波。

2.1.2超声波的含义及其应用

超声效应已广泛用于实际，主要有如下几方面：

（1）超声检验。

超声波的波长比一般声波要短，具有较好的方向性，而且能透过不透明物质，这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。

超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术。

把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上，从试样透出的超声波