高精度超声波液位检测系统的设计_通信工程.doc

摘要：液位检测系统常见于企业生产相关领域中，同时也存在人们的平常生活中，尤其是在许多工业安全领域中，液位是一个重要的环节。在一些特殊的场合，人工目测往往不是安全和准确的做法：一方面，人工目测的成本更高，且人工目测的误差较大和人工的持续性不长，严重影响整个企业的生产过程；另一方面，某些有毒有害的场合，如油罐，沼气池等，对人的身体伤害较大，也不适宜采用人工目测的方法。而利用超声波系统进行检测，根据其非接触性（不易被腐蚀），指向性等特点，能够实现对工业领域液位的测量，其适用环境的广泛性，使其有较为广泛的应用前景。

本课题设计了超声波液位检测系统，系统由超声波发射模块、超声波接收模块、超声波数据处理、温度采集、液位数据显示、数据存储组成。实现了高精度超声波液位检测系统。

对液位采用超声波进行检测，在液位处于稳定的状态下，通过超声波发射装置使超声波到达液位的表面，由于超声波的反射性，在液体表面会出现反射的超声波，而接收装置会采集超声波信号，将此信号传输给单片机系统，单片机根据采集的信号（时间和温度），做出函数处理，并将结果在显示器上显示，同时，为了便于系统的安全性，将实时数据存储。

关键词：超声波；液位检测；温度传感器

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 超声波液位检测技术在国内外的发展概况、优点及存在的问题-1

1.1.1 超声波液位检测技术在国内外的发展历程-1

1.1.2超声波液位检测的优点-2

1.1.3 超声波液位检测技术存在的问题-3

1.2 本课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求-3

1.2.1 液位检测的意义-3

1.2.2 超声波液位检测的意义-4

1.2.3 本课题的研究范围及技术要求-4

1.2.4 本文章节组织-4

1.3 本章小结-5

第2章 超声波检测的基本介绍-7

2.1超声波检测的基本原理-7

2.2 超声波传感器-7

2.2.1 超声波传感器的工作原理与基本结构-7

2.2.2 超声波传感器的工作方式-9

2.2.3 T/R40超声波传感器-9

2.3 超声波检测的方案设计-10

2.3.1 超声波的误差来源分析-10

2.3.2 超声波测距设计原则-10

2.3.3 超声测距的总体方案-11

2.4本章小结-12

第3章 超声波液位检测的硬件系统设计概述-13

3.1单片机模块部分-13

3.1.1 单片机参数简介-13

3.1.2 单片机最小系统-14

3.2 超声波发射模块-15

3.3 超声波接收模块-16

3.4 温度采集模块-18

3.5 数据显示模块-19

3.6 系统报警模块-20

3.7 串行通信接口电路-20

3.8 电源电路-22

3.9 本章小结-23

第4章 系统软件设计-25

4.1 主程序设计-25

4.2 功能模块-26

4.2.1 按键检测模块-26

4.2.2 液位测量模块-27

4.2.3 温度检测模块-28

4.2.4 串口通信模块-29

4.3 本章小结-30

第5章 结论与展望-31

5.1总结-31

5.2 不足之处及未来展望-31

参考文献-32

致  谢-33