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。外接LCD 液晶显示，显示当前液位、液位上限、液位下限、水箱高度。通过对单片机软件编程，用键盘控制液晶显示的数值，并将数值最终在LCD上显示出来。
此方案的优点是控制部分采用8位的89S52单片机，除了其具备有比较完善和功能强大的硬件结构和组合外，更重要的是它的核内和指令系统为先进的体系结构。因此，提高了取指令的速度，同时也提高了CPU的运行速度和系统的稳定性。LCD显示模块具有体积小、功耗低、编程方便等特点，是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了，本系统以常见的12864作为主控模块输出的显示。
2、键盘部分
因所需的按键数量不多，所以采用独立键盘输入，作品共有五个操作按键,分别是功能键、设定值增加和减小键、水箱高度设定键、报警解除按键。功能键实现参数的切换，参数被循环选中以被修改，如果检测5秒内无按键按下，自动退出参数设定状态。设定值增加和减小键是用来根据实际要求确定液位上限和液位下限。水箱高度设定是为了适应多种高度的水箱，因为水箱的高度将影响水位的测量（当前液位=水箱高度-测量值），初次使用本作品时要先设定好水箱高度。
3、显示部分
FYD12864-0402B是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。显示的参数分别有当前液位、液位上限、液位下限、水箱高度。
4、测量部分结构图
超声波模块
当前液位=水箱高度-测量值
5、软件设计
系统核心单片机－AT89S52
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在线系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
六、作品功能、特色、市场竞争力
本文采用了89S52单片机控制，系统的对超声波液位计的电路进行了设计，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，该设计将事先编制的控制程序输入单片机，在液位控制等系统中有很强的实用价值；在教学上，对学生的课题设计提供了良好的训练平台，形成了教学设计产品化，为项目教学设计训练和科研提供了较理想的实验平台，具有实用和推广价值。
七、元件清单及计算
单片机AT89S52 1片 7805 1个
液晶显示12864B 1个按键 6个
8550 2个电阻若干
排针排座若干电容若干
八、参考文献
[１] 谭浩强.C程序设计.北京：清华大学出版社，1995.6. [２] 周航慈.单片机应用程序设计.北京：航空航天大学出版社，1991.8.
[３] 胡汉才.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社,1996.4.
[４]边海龙,孙永奎.单片机开发与典型工程项目实例详解[M].北京:电子工业出版社,2008.
[５]康华光，陈大钦．电子技术基础（数字部分）[M] ．北京：高等教育出版社，2000．
[６] 王为青，程国刚.单片机Keil Cx51应用开发技术.北京：人民邮电出版社2007.2.
手持编程器用法 （1）进入编程模式 注意： ·编程器里的电池可以替换 ·手持编程器需要另外订购 将编程器对准显示屏顶部的红外端口并按键。 参数更改 1 在运行模式下将编程器对准仪器并按编程 键。再按切换 键。进入编程模式。 下一步要键入的数字会进入以下3个区域：参数号区、参数值区、通道号区。由多次重复按切换键选择进入哪个区域。当前状态进入的是参数号区 2 这时字母P 前面的数字消失,出现3个“_ _ _”表示可以更改参数号。键入“001”进入P001号参数，再键入参数值“1”，选择测量模式为“物位测量模式”。 3 按“回车”键 ，保存所设设置。 4 按切 换 键再次选择参数号区。 5 这时字母P 前面的数字消失表示，再次出现3个“_ _ _”，可以更改参数号。键入“002”进入P002号参数，再键入“1” 选择所测类型为“液体”。 6 按“回车”键 保存所设设置。 7 依此类推 设置P003参数的参数值为“2”， P004为“***”（以超声波传感器类型决定，如XPS10探头的代号为：102） P005为“1” P006为零点值，即探头发射面开始算起到仓底的距离。物位下降到此位置时，仪表输出为4mA P007为满度值，即从P006定义的仓底（零点）向上多少米为100%（物位升到此位置时，仪表输出为20mA）。 （在实际应用过程中P006、P007均可设为相同数值。例如：仓高15米，P006=15，P007=15。） 如果所购设备为双通道系列（即一个主机带两个传感器），在设定完01通道后还需要设定02通道， 详细说明如下： 8 如果设置第二通道，将左上角点号切换为“02”，重复以上步骤。 切换方法：按切换 键2次，使左上角显示“___ ___”，然后输入“02” 9 如果需要退出编程模式，进入运行模式，再次按编程键 即可。
E+H超声波液位计调试方法 E+H超声波液位计FMU30,FMU40的接线方式。 屏蔽电缆接入仪表后，24V电压接在仪表的+，—上面，屏蔽层接到仪表里面的接地端子。另外，为保持仪表测量的稳定性，仪表外部的接地端子尽量也做一下接地。 E+H超声波液位计FMU30,FMU40的调试方法 一般来说，超声波液位计的调试需要修改如下几个选项,002（罐体形状），003（介质属性），004（过程条件），005（空罐标定），006（满罐标定）上电以后，仪表自检，然后变到测量值00。 （1）按E键进入基本设置菜单，首先看到的是002这个选项，显示的是（拱顶罐，水平卧罐，旁通管，，等几个选项），如需更改，按+或者—号键选需要选择的罐型，按E键确定。更改后+，-号键一起按返回上层菜单。 （2）如不需更改，直接按E键进入下个菜单003。003代表被测量介质的属性，有如下几个选项（未知，液体，固体直径大于4mm，固体直径小于4mm'''' 等），根据现场情况进行选择。修改方法同上。 （3）继续按E键进入004菜单，有如下几个选项（标准，平静液面，带搅拌器，，等）一般工况选择标准。根据实际情况选择。 （4）继续按E键进入005菜单，这个是需要修改的很重要的一个值。 这个值是空罐值。把池底到超声波探头表面的实际距离输入仪表，按+键进入菜单，选中空罐的值，按E键确认修改，+，—用来修改数值，E键确认。 +，—号一起按返回005的主目录，继续按E键进入006菜单，这个也是需要修改的值，这个值是满罐值，它表示池底到zui高液位的距离，修改方法同空罐值。 基本上，仪表的调试已经完成。 另，如果显示值波动较大，这个在罐子里面的测量可能出现，这个需要做一下回波抑制。在基本设定中，按E键找到051这个菜单，进入后选择（manual''手动），+，—号—起按返回051菜单，继续按E键进入052菜单，输入抑制的距离，这个距离比空罐值要低一点，如果空罐5M的话，建议输入。+—一起按返回052菜单，继续按E键进入053菜单，选择抑制打开，等超声波自己开始进行回波抑制后，仪表会自动跳回抑制关闭状态，表示回波抑制完成。界面也会跳到008这个菜单，上面显示（测
传感器课程设计 设计题目：热电偶温度传感器 2010年12月30日 目录 1、序言 (3) 2、方案设计及论证 (4)
3、设计图纸 (9) 4、设计心得和体会 (10) 5、主要参考文献 (11) 一、序言 随着信息时代的到来，传感器技术已经成为国内外优先发展的科技领域之一。测控系统的设计通常是从对象信息的有效获取开始的不同种
类的物理量不仅需要不同种类的传感器进行采集，而且因信号性质的不同，还需要采用不同的测量电路对信号进行调理以满足测量的要去。因此，触感其与检测技术在现代测量与控制系统中具有非常重要的地位。 而在所有的传感器中，热电偶具有构造简单、适用温度范围广、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点，常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合。 因此，我们想设计一种热电偶传感器能够在低温下使用，可以适用于试验和科研中，测量为温度范围：-200 ℃ ~500 ℃，电路不太复杂的简易的热电偶温度传感器，考虑到制作材料相对便宜，我们选择了铜-铜镍（康铜）。在选择测量电路时，我们从简单，符合测量范围要求及热电偶的技术特性，我们采用了AD592对T型热电偶进行冷结点的补偿电路。这种型号的电路允许的误差（0.5 ℃或0.004x|t|）相对于其他类型的热电偶具有测量温度精度高，稳定好，低温时灵敏度高，价格低廉。能较好的满足测量范围。 热电偶同其它种温度计相比具有如下特点： a、优点 ·热电偶可将温度量转换成电量进行检测，对于温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换等都很方便， ·结构简单，制造容易， ·价格便宜， ·惰性小，
外贴式超声波液位计 一、外贴式超声波液位计原理 外贴式超声波液位计从罐外连续、精确的测量罐内的液位，完全不接触罐内的液体和气体，实现了真正的隔离测量。外贴式超声波液位计测量方式不同与其他液位计(安装其他液位计时必须在容器上开孔，在容器内部测量液位)，其特点是无需在容器上开孔，利用超声波分析原理，在容器外部就能够不间断地测出液面的精确高度。该仪表安装时不需要在罐壁上开孔安装传感器，仪表既不接触容器内的液态介质，也不接触容器内的气态介质。有效解决了在强腐蚀、剧毒、高压力、易燃爆、高纯度、无杂菌感染等特殊恶劣、苛刻条件下测量液位这一世界技术难题。因为外测液位仪完全不接触容器内的液体，因此，它使用时极为安全可靠，安装维护特别方便，是绿色环保仪表，可广泛用于各种容器内液面的连续精确测量。 二、外贴式超声波液位计工作原理： 外贴式超声波液位计处理后的液位高度数值准确，无需CPU再作分析、比较、判断。CPU获取液位数值后，可送NVRAM存储、送数码显示器显示。此外仪表可输出4～20mA标准信号或通过RS-485接口将测量结果输出至上位计算机(或二次表)。 如图2所示，测量液位时，经过调制过的声波信号从探头发射出去，经过液面反射回来后由探头检测到回波信号。回波信号经过预处理、加工、后处理后直接准确给出时间t,CPU根据数字模型表述关系计算出液面高度。 h=act/2 h：液位高度 t：声波从发射到返回所用的时间
a：修正系数 c：超声波在液体中传播的声速 液位计工作原理示意图图2 三.技术优势： 1)外贴式超声波液位计优势如下： •传感器安装在罐体外壁上与被测液体不接触 •超声波的测量原理对人无害 •运算时间非常短 •传感器和变送器之间的距离可达300m •不受罐内高压的影响 •用该产品使带有泡沫的介质液位同样精确测量成为可能•外安装的传感器不存在卫生问题 •同样可以测量有毒、有害、腐蚀性的介质液位 •传感器无可动件无磨损
Endress+Hauser超声波液位计设置 我们需设置三个参数： V0H1 探头到滤池滤砂的距离 V0H2 设定的量程 V0H9 实际液位高度 调试步骤：先设定量程V0H2，再估计探头到滤砂的距离设定V0H1，通过查看V0H9的数据，调节V0H1，在滤池没有水时将其调节到0。 具体操作步骤如下： 1、如何选择V、H参数 通过相应按键可选择V、H的参数，当你一直按着V或H按 键时相应V、H的参数将不断的循环增减。 2、设定V0H2参数 V0H2参数为设定的量程，如下图我们设定的量程为3m： 设定时通过按键对数值的增减操作，一直按着时数 值将会不断的增（减）。 3、初设V0H1参数 V0H1参数为探头到底砂的距离，我们需要先估计一下，现滤池液位计探头到底砂的距离大概为2m。
4、调节V0H1参数，查看V0H9参数 当我们初设了V0H1参数，然后查看V0H9参数，V0H9为实际的液位数值。 我们在进行调试液位计时，需保证滤池中无水，这样V0H9应该需要调节到0。如下图： 我们需要不断的调节V0H1参数使得V0H9参数设置为0.00，当然在0.00-0.01之间波动也无妨，但不要在0.00-0.03之间波动。 在调节V0H1参数查看V0H9参数时，若V0H9变大则说明V0H1参数偏大，反之则偏小，我们需不断反复的调节V0H1参数，尽量使得V0H9参数达到标准。每次调节V0H1参数后查看V0H9参数，需要观察V0H9参数1分钟以上，看看是否稳定。 超声波液位计RESET：将参数V9H5设定为333即可复位超声波液位计。
你可以先尝试在V3H0输入1m，这是抑制，从上往下1m内的干扰将被抑制。 然后退到V0H0看示数是否正常。 若不行则先记录下空标满标值如下。 V0H1是空标值，也就是探头到池底的距离。 V0H2是满标值，也就是空标值减去0.3m的盲区，该值需要与上位机对应上，相当于量程。同时按－和V便是复位，复位后需要重新设空标和满标。 设好后选择V0H0，便是显示测量值的主界面。 若还不行，建议更换仪表测试。
公司名称：杭州拓胜自动化仪表有限公司 地址：杭州市石桥路272号商务楼A04室邮编：310022 销售热线：（0571）88138856 /85353259 传真：(0571)85353259 网址：https://www.doczj.com/doc/ff6718361.html, E _ mail：hztuosheng@https://www.doczj.com/doc/ff6718361.html, 温馨提示：安装调试前，请仔细阅读用户手册！！ TS-L300型 用户手册 量程： 仪表工作电压： 杭州拓胜自动化仪表有限公司 超声波液位计
超声波液位计 超声波液位计保修卡回执 用户名称 联系地址 联系人联系电话 产品型号产品编号 验收日期安装负责人…………………………………………………………………… 超声波液位计保修卡说明 产品型号产品编号 验收日期安装负责人 保修政策： ●用户在维修时请出示保修卡。在保修期内因正常使用出现的故障，可凭 保修卡享受规定的免费保修。 ●保修期限：本公司产品保修期由验收日期起算十二个月内。 以下情况不在免费保修范围内： ●产品或其部件已超出免费保修期。 ●因使用环境不符合产品使用要求而导致的硬件故障。 ●因不良的电源环境或异物进入设备所引起的故障或损坏。 ●由于未能按使用操作手册上所写的使用方法和注意事项进行操作而造成的故障。 ●由于不可抵抗力如：雷电、水火灾等自然因素而造成的故障。 擅自拆机修理或越权改装或滥用造成的故障或损坏。 限制说明： ●请用户妥善保存保修卡作为保修凭证，遗失不补。 本保修卡解释权限归本公司所有，本公司有权对本卡内容进行修改，恕不事先通知。 7 超声波液位计 目录 1概述 (1) 2 技术指标 (1) 3仪表安装 (2) 3.1仪表外形尺寸 (2) 3.2仪表接线 (2) 3.3安装参数含义 (3) 3.4仪表安装原则 (3) 3.5安装注意事项 (4) 4仪表调试 (4) 4.1键盘说明 (4) 4.2 参数的设置 (4) 4.2.1 液位标定 (4) 4.2.2 20mA设置 (5) 4.2.3探头高度 (5) 4.2.4显示模式设置 (5) 4.4.7 P--Multi菜单 (6) 超声波液位计保修卡回执 (7)
基于参考声速法超声波 液位的测量 专业：电机与电器班级：06班姓名：陈志伟学号：2012230 基于参考声速法超声波液位的测量
摘要 目前市场上的超声波液位计品种多样，大多采用温度补偿方法对超声波传播速度进行校正，以提高仪表测量精度。此方法需在系统外加一个温度测量单元，通过测量环境温度，获得实际声速；由此也引进了温度测量误差，从而限制了系统精度的进一步提高。 本文是利用参考声速法实现声速校正的超声液位测量系统。设计中采用气介式测量方式，将一个反射性能良好的挡板固定在超声波探头和液面之间，通过测量挡板回波的时间，实现精确的声速校正，从而大大提高液位测量精度。此系统不但继承了传统超声波液位计的优点，而且无需采集环境温度，避免了由于测温误差引起的系统误差。 文中以超声波原理为理论依据, 以超声波传感器为接口部件, 利用超声波在空气中传播的时间差来测量距离, 从而设计了一套超声波测距系统。这种新型声速校正方法相对于传统补偿方法，性能更加优越，是今后超声波液位测量的发展方向，具有广阔的发展前景。 关键词：超声波液位计，探头，声速校正，挡板 第一章绪论
1.1液位测量的意义 近年来，随着电子技术的迅速发展，液位测量仪表中的测量技术经历了有机械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，使得液位计的精度越来越来高，越来越来向智能化、一体化、小型化发展。在实际应用中，可根据需要选择合适的液位计，满足测量精度、测量环境等多方面的要求。 1.2液位计的种类 根据工作原理的不同，液位计可分为以下几种：直读液位计，浮子液位计，静压液位计，电磁液位计，超声波液位计，光纤液位计等等。传统的液位计逐渐被这些新型液位计所取代。新型液位计无论是在精度稳定性，还是在智能测量方面都比传统液位计有着明显的优势，是今后液位计发展方向。其中超声波液位计以其低成本高精度非接触式稳定性好等优势受到广泛青睐，发展出了适应不同场合的超声波液位计，广泛应用于石油化工，航空航天，水利，气象，环保医疗卫生，食品饮料等多个领域。 超声波液位计是非接触测量中发展最快的一种。该技术基于超声波在空气传播速度及遇到被测液体产生反射的原理。可实现非接触测量、测量范围宽、并且测量不受介质密度、介电常数、导电性等的影响，因此它的使用范围非常广泛，包括水渠、油罐、粘稠、腐蚀性及有毒液体等的液位测量。我国从就是年代开始将超声波测距技术应用到河流、湖泊等水体的水位测量中，以及油、浆等液体的液位测量中，超声波液位测量技术在越来越来多领域发挥极其重要的作用。 1.3超声波液位计概况 1.3.1国内外的超声波液位计发展 在国际上，把超声波技术用于液位测量己有较长时间，我国从20 世纪90 年代开始发展，将超声测距技术应用到河流、湖泊、水、渠等水体的水位测量中，以及油、浆等液体的液位测量中。目前国内高精度超声液位测量仪表的发展主要采用引进加吸收等手段，还有许多合资企业代理国外相应产品。国内自主研发超声波液位计的公司极少，不足十家，而且在测量范围，死区范围和精度都低于国外超声仪表的平均水平。有的厂家只有生产设备，没有标定装置。由此可见，我国在该领域的发展相对国外还有较大差距，在产品性能指标、仪表可靠性、企业
KOE超声波液位计用户使用手册
目录 一、概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 二、产品特色。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 三、技术参数。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 四、菜单操作及参数设置。。。。。。。。3 五、安装方法及使用注意事项。。。。8 六、接线示意图。。。。。。。。。。。。。。。。10 七、疑难现象及处理方法。。。。。。。。12 八、本机接线定义。。。。。。。。。。。。。。14 九、产品合格证。。。。。。。。。。。。。。。。15 十、产品保修记录卡。。。。。。。。。。。。16
一、概述 超声波物位仪https://www.doczj.com/doc/ff6718361.html,是一台博采众长，吸取了国内外多种物位仪优点。实现了全数字化，人性化设计理念的通用型物位仪，具有完善的物位测控，数据传输和人机交流功能。主芯片采用进口工业级单片机，数字温度补偿等…相关专用集成电路。具有抗干扰性强，可任意设置上下限节点及在线输出调节，并带有现场显示，模拟量，开关量及RS485输出任选，可方便与主机连接。外壳采用铝合金防水外壳，探头部分选用PP或不锈钢头，壳体小巧且相当坚固。其电路主板采用优质贴片元器件，贴片式键盘，使产品性能更稳定可靠。因此可广泛应用于与料位，液位测控相关的各个领域。 二、产品特色 ●电压适应范围宽，12-24 V的直流电压内工作。 ●具有手动恢复出厂设置功能。 ●设定比重参数后，能直接显示出容器内重量。 ●在选择电流或电压输出时，可任意调整其输出范围。 ●具有增值/差值测距选择，既可测距离也可测物位。 ●可在工作中自动关闭显示，以节省整机耗电。 ●具有1-15级发射脉冲强度，可根据工况设定。 ●具有满量程起点和终点任意设置功能。 以下各项定货时选购 ●4组限继电器开路控制输出设定，用于料位、液位控制。 ●4～20mA电流输出，RS485串行数据输出 ●选择PC串口输出及转换附件，可直接与PC机组网。
《智能仪器仪表设计基础》 课程设计报告 单位： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导老师： 成绩： 设计时间：2013 年5月
指导老师提供的设计题目和要求 1、设计题目：基于超声波传感器的障碍物检测电路仿真设计 2、指导老师： 3、设计条件： [1]仿真软件可用Multisim10软件或者saber软件。 [2]超声波传感器详细参数： 工作频率：40KHz±1.0KHz 声压值：≥94dB(30cm/10Vrms sine wave) 灵敏度：≥-82dB/v/u bar(0dB=v/pa)； 余振：：≤1.2ms； -6dB方向性(度)：60°±10° 电容：2000pf±10%； 最大输入电压(Vp-p)：150(40KHz) 使用温度范围：-35℃—+80℃ 储藏温度范围：-40℃—+85℃ 4、设计要求： [1]设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。超声波发射电 路包括升压激励模块。超声波回波接收电路包括一级带通滤波电路、二级带 通电路、回波二值化电路组成。 [2]当在超声波发射电路输入端输入VPP=5V，Vmin=0V的方波信号时，超声 波发射电路输出端能输出VPP=100V~150V，f=40KHZ的一个激励信号。 [3]当在超声波回波接收电路输入端输出VPP=60mV~2V，f=40KHZ的正弦 波信号时，超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。当在超声波回波接 收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平 信号。 [4]附加要求：请用虚拟仪器显示各个电路模块输入端信号及输出端信号 5、参考书目 [1]胡向东，刘京诚，余成波等编著，传感器与检测技术机械工业出版社，2009 [2] 张国雄主编测控电路机械工业出版社，第4版
单片机、传感器、印制电路板 课程整合实训 电子产品设计与制作 技术报告 （2013——2014 学年第二学期） 项目名称：超声波测距仪设计 指导教师：卢建声,曾庆波,代瑶 专业：微电子技术 班级：12微电子 组长：张哲铭 组员：高金阁,李雨泽,苏程龙黑龙江信息技术职业学院·电子工程系
目录 任务书...................................................................... 错误！未定义书签。 一、工作任务 ................................................................. 错误！未定义书签。 二、工作目标 (3) 三、主要设计内容 (3) 1.原理设计 (3) 2.原理框图 (3) 3原理图 (4) 4元件清单 (4) 五、提交成果 ................................................................. 错误！未定义书签。 一、原理设计与技术路线 .............................................. 错误！未定义书签。 1、原理图绘制......................................................... 错误！未定义书签。 2、PCB图绘制.......................................................... 错误！未定义书签。 3、单元电路设计..................................................... 错误！未定义书签。 4、整机设计 ............................................................ 错误！未定义书签。 (5) (6) 六、总结报告 (10) 附录 (13) 超声波测距仪设计
注意：控制器直接暴露在阳光下，其运行温度可能会超过其指定的限制温度，并减少显示器的能见度。建议：在阳光直射的场合，采用遮阳罩，避免仪器显示屏受到阳光直射，否则会减低仪器的使用寿命 温馨提示：安装调试前，请仔细阅读用户手册！！ YI2000型 用户手册 量程：0.5-5米 额定电压： AC220V 分体超声波液位计
目录 1概述 (3) 2 技术指标及选型代码 (4) 3仪器安装 (5) 3.1支架安装和法兰尺寸 (5) 3.2仪表安装方式 (6) 3.3仪表安装原则 (6) 3.4安装注意事项 (6) 3.5仪表接线 (7) 4仪表调试说明 (9) 4.1仪表界面显示说明 (9) 4.2键盘说明 (10) 4.3菜单说明 (11) 4.4参数的设置 (12) 4.4.1仪表标定的步骤 (12) 4.4.2参数4~20mA设置 (12) 4.4.3继电参数设置 (13) 4.4.4换能器高度设置 (15) 4.4.5显示模式设置 (16) 4.4.6 Window菜单 (16) 4.4.7地址ID号设置 (16) 4.4.8波特率设置 (16) 4.4.9PWDB设置 (16) 4.4.10 4~20mA设定输出 (16) 5设备清单 (17) 5.1生产厂家提供的设备以及附件 (17) 5.2现场需要具备的条件 (17)
注意事项 ●使用和运输过程中请勿强烈摇晃或碰撞设备。 ●仪表在运输与储存期间，环境温度不允许低于-40 ℃和高于+80℃，相对 湿度不大于85%，且周围不含有腐蚀性气体、无强烈电磁场；运输期间必须使用原配包装箱。 ●避免油渍及各种化学物质沾污探头表面及损伤表面。 法律免责声明 ●本产品，从最初购买的交付之日起，如果存在原材料和生产工艺上的缺 陷，都有一年的保修期限，但此类产品需在正常存储、使用和维修条件下操作并按照说明书进行。 ●出售给原购人的产品中所包括的非本公司的所有产品，仅包括特定供应 商所提供的保修（如果有），本公司不对此类产品承担任何责任。 ●本保修仅提供给原购人而不可转让。本保修不适用于任何因误用、疏忽、 事故或异常操作条件下引起损坏的产品。消耗件不在本保修范围之列。 ●本保修范围内的产品如出现任何缺陷，将不得继续使用，以防进一步损 坏。购买人须立即向本公司报告任何缺陷，否则本保修将不适用。 ●本公司如在检查后证明产品确属材料或制造缺陷，可自行决定免费维修 或替换任何此类缺陷产品，条件是该产品须在上述一年期限内退回给本公司。 ●本公司无义务或责任承担任何上述之外的缺陷。 ●本产品免于其它明示或暗示保修。本公司特此放弃特定用途的适销性和 适用性的暗示保修。 1 超声波液位计保修卡回执 用户名称 联系地址 联系人联系电话 产品型号产品编号 验收日期安装负责人 超声波液位计保修卡说明 产品型号产品编号 验收日期安装负责人 保修政策： ●用户在维修时请出示保修卡。在保修期内因正常使用出现的故 障，可凭保修卡享受规定的免费保修。 ●保修期限：本公司产品保修期由验收日期起算十二个月内。 以下情况不在免费保修范围内： ●产品或其部件已超出免费保修期。 ●因使用环境不符合产品使用要求而导致的硬件故障。 ●因不良的电源环境或异物进入设备所引起的故障或损坏。 ●由于未能按使用操作手册上所写的使用方法和注意事项进行操作而造 成的故障。 ●由于不可抵抗力如：雷电、水火灾等自然因素而造成的故障。 擅自拆机修理或越权改装或滥用造成的故障或损坏。 限制说明： ●请用户妥善保存保修卡作为保修凭证，遗失不补。 ●本保修卡解释权限归本公司所有，本公司有权对本卡内容进行修 改，恕不事先通知。 18
黄河科技学院本科毕业设计任务书 信息工程学院电子与通信工程系电子信息工程专业级班学号学生指导教师王二萍 毕业设计题目超声波液位测量系统的设计 毕业设计工作内容与基本要求 一、背景和意义 液位控制问题是工业过程中的一类常见问题，目前国内在液位自动控制方面缺少长期可靠的使用范例，还没有适用于液位测量和自动控制的定型产品。因此研究出一种超声波液位传感器很有必要。传统的液位测量绝大多数都是人工控制，造成了人力资源的浪费，同时安全性可靠性都不高，采用单片机实现液位测量即可避免这种情况的发生。 二、目标和任务 本设计目标是针对现有液位传感器的不足，开发一种大量程、精度高、带有标准工业控制输出接口的超声波液位传感器，建议采用单片机作为超声液位传感器的控制核心，能够简化控制电路设计；采用单一换能器进行超声波的发射和接收以降低装置成本；采用多级二阶有源滤波器以提高信噪比，进而能较大限度地提高对微弱回波信号的放大倍数。最后根据设计原理图焊接、调试。 三、途径和方法 1.从网络上查阅此领域最新研究成果，并查阅相关理论知识，利用单片机控制技术的相关知识整理出硬件设计方案； 2.在已搭建的硬件的基础上构思软件流程，给出程序； 3.软硬件联调。 四、主要参考资料 [1] 白宗文，刘生春，白洁.基于单片机的超声波测控液位系统的设计[J].电子设计工程,2011（18）:33～36． [2] 么启等. 基于DSP的超声波明渠液位测量系统[J].电子设计工程,2011（21）:142～145． [3]房小翠、熊光洁、聂学俊等，单片微型计算机与机电接口技术[M]．北京；
国防工业出版社，2002． [4]王质朴，吕运朋，MCS-51单片机原理、接口及应用[M]．北京：北京理工大学出版社,2009. [5] 杨素行等.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社,2001. [6] 闫石.数字电子技术基础[M].第三版.北京: 高等教育出版社,1989. 毕业设计时间：2013 年 2 月10 日至2013 年 5 月25 日 计划答辩时间：2013 年 5 月22 日 工作任务与工作量要求：原则上查阅文献资料不少于12篇，其中外文资料不少于2篇；文献综述不少于3000字；文献翻译不少于3000字，理工科类论文或设计说明书不少于8000字（同时提交有关图纸和附件），提交相关图纸、实验报告、调研报告、译文等其它形式的成果。毕业设计说明书撰写规范及有关要求，请查阅《黄河科技学院本科毕业设计（论文）指导手册》。 专业（教研室）审批意见 审批人签名：
毕业设计(论文)开题报告 学生姓名：学号： 专业：电气工程及其自动化 设计(论文)题目：超声测距系统设计 指导教师: 2011 年 2 月24 日
毕业设计（论文）开题报告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述 文献综述 1 研究背景 测距的原理和方法有很多，根据信息载体的不同可分为光学方法、无线电方法和超声波方法[1]。随着电子技术的发展，先后出现了激光、超声波及红外线等非接触式测距方法。激光测距虽然测距精度高，操作简单，但是受环境的影响比较大，且系统检测维护不便，价格相对昂贵，一般多在军事领域应用。红外测距属于电磁波的一种，超声波是声波测距，实现起来更容易且不受电磁干扰影响。红外传播速度为3x108m/s，超声波在空气中的传播速度为340m/s，其速度相对电磁波是非常慢的，因此在同等距离的情况下，超声波的传播时间远大于红外，往返时间更易测量[1]。 由于超声波方向性好、超声测量无接触，超声波测距系统价格低廉、易实现、信息处理简单可靠，所以利用超声波进行距离和长度的测量越来越受到人们的重视。超声波技术的发展经历了从理论技术的研究到大范围的工业应用。在这期间，雷达技术、激光技术、电子技术等技术的发展对超声波技术不断更新和发展起到了很大的促进作用[2]。 2 国外研究现状 一般认为，关于超声波的研究最初起始于1876年F.Galton的气哨实验，这是人类首次有效产生的高频声波。在之后的三十年中，超声波仍然是一个鲜为人知的东西，由于当时电子技术发展缓慢，对超声波的研究造成了一定程度的影响[3]。 1917年，法国人Langevin使用一种晶体传感器在水下发射和接收相对低频的超声波。这种方法可以用来检测水中是否存在潜艇并进行水下通信联络。在这之后对超声的研究主要体现在电子领域[4]。 1925年，Pierce使用石英传感器和镍传感器来产生和探测超声波，而且频率扩展到兆赫级。至此；Debye,Sears,Lcas分别发现了超声波的衍射光栅，用超声波来研究液体和气体的声学特性方法得到稳定发展。 1927年Hantalnnn和Tro11e解决了超声汽笛的许多细节问题，这些汽笛被证明在流
超声波液位计（FMU30）简明调试方法 1．接线方式 屏蔽电缆接入仪表后，24V电压接在仪表的+，—上面，屏蔽层接到仪表里面的接地端子。另外，为保持仪表测量的稳定性，仪表外部的接地端子尽量也做一下接地。 2．调试方法 一般来说，超声波液位计的调试需要修改如下几个选项，002（罐体形状），003（介质属性），004（过程条件），005（空罐标定），006（满罐标定） 上电以后，仪表自检，然后变到测量值00， ⑴按E键进入基本设置菜单，首先看到的是002这个选项，显示的是（拱顶罐，水平卧罐，旁通管，，等几个选项），如需更改，按+或者—号键选需要选择的罐型，按E键确定。更改后+，-号键一起按返回上层菜单。 ⑵如不需更改，直接按E键进入下个菜单003。003代表被测量介质的属性，有如下几个选项（未知，液体，固体直径大于4mm，固体直径小于4mm,, 等），根据现场情况进行选择。修改方法同上。 ⑶继续按E键进入004菜单，有如下几个选项（标准，平静液面，带搅拌器，，等）一般工况选择标准。根据实际情况选择。 ⑷继续按E键进入005菜单，这个是需要修改的很重要的一个值。这个值是空罐值。把池底到超声波探头表面的实际距离输入仪表，按+键进入菜单，选中空罐的值，按E键确认修改，+，—用来修改数值，E键确认。 ⑸ +，—号一起按返回005的主目录，继续按E键进入006菜单，这个也是需要修改的值，这个值是满罐值，它表示池底到最高液位的距离，修改方法同空罐值。
基本上，仪表的调试已经完成。 另，如果显示值波动较大，这个在罐子里面的测量可能出现，这个需要做一下回波抑制。在基本设定中，按E键找到051这个菜单，进入后选择（manual,手动），+，—号—起按返回051菜单，继续按E键进入052菜单，输入抑制的距离，这个距离比空罐值要低一点，如果空罐5M的话，建议输入4.8M。+—一起按返回052菜单，继续按E键进入053菜单，选择抑制打开，等超声波自己开始进行回波抑制后，仪表会自动跳回抑制关闭状态，表示回波抑制完成。界面也会跳到008这个菜单，上面显示（测量的距离/测量值）测量距离表示探头表面到液面的距离，测量值表示池底到液面的距离。
超声波传感器的设计 与应用
传感器课程设计 （2010级） 题目：超声波传感器的设计与应用 学员姓 名：xxx 学 号：201003011020 学员姓 名：xxx 学 号：201003011027 学员姓 名：xxx 学 号：201003011003 xxx
二〇一三年九月
目录 ...............................................................................................................................................第一章超声波传感器简介........................................................................................ 1.1超声波传感器是什么 (2) 1.2超声波传感器应用前景 (2) 第二章超声波传感器设计 (3) 2.1设计目标描述 (3) 2.2 设计指标 (3) 2.3 传感器结构概述 (4) 2.4 传感器设计原理 (4) 2.4.1 物理部分设计 (4) 2.4.2 电路部分设计 (7) 第三章硬件设计 (8) 3.1 单片机设计 (8) 3.2 传感器设计 (11) 3.3 单片机与传感器连接 (12) 第四章软件设计 (13) 4.1 总体设计思路 (13) 4.2 软件程序 (13) 第五章测试结果与分析 (21) 第六章结论 (22) 参考文献 (24)
第一章超声波传感器的设计 1.1超声波传感器是什么 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。 1.2超声波传感器应用前景 随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。在人类文明的历次产业革命中，传感技术一直扮演着先行官的重要角色，它是贯穿各个技术和应用领域的关键技术，在人们可以想象的所有领域中，它几乎无所不在。传感器是世界各国发展最快的产业之一，在各国有关研究、生产、应用部门的共同努力下，传感器技术得到了飞速的发展和进步。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有 限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波传感器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
重庆三峡职业学院 智能电子产品设计与制作实训报告项目名称超声波传感器 班级13级应用电子技术1班 姓名___________________________ 学号___________________________ 2014 --2015 学年度2 学期 机械与电子工程系
一超声波传感器简介 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好，能够成为射线而定向传播等特点。超声波传感器可以对集装箱状态进行探测，可以应用于食品加工厂，实现塑料包装检测的闭环控制系统。超声波传感器对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测。 超声波传感器主要材料有压电晶体（电致伸缩）及镍铁铝合金（磁致伸缩）两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅（PZT）等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能转变成电能，所以它可以分成发送器或接收器。有的超声波传感器既作发送，也能作接收。这里仅介绍小型超声波传感器，发送与接收略有差别，它适用于在空气中传播，工作频率一般为23-25KHZ 及40-45KHZ。这类传感器适用于测距、遥控、防盗等用途。该种有T/R-40-60，T/R-40-12等（其中T表示发送，R表示接收，40表示频率为40KHZ，16及12表示其外径尺寸，以毫米计）。另有一种密封式超声波传感器（MA40EI型）。它的特点是具有防水作用（但不能放入水中），可以作料位及接近开关用，它的性能较好。超声波应用有三种基本类型，透射型用于遥控器，防盗报警器、自动门、接近开关等；分离式反射型用于测距、液位或料位；反射型用于材料探伤、测厚等。 二超声波传感器的组成 超声波传感器是指产生超声波和接收超声波的装置，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器利用压电晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，并利用波的传输特性，实现对各种参量的测量，属典型的双向传感器。因此，超声波传感器由发射传感器（简称发射探头）和接收传感器（简称接收探头）两部分组成，如图6-3所示。 图6-3 超声波传感器的组成
超声波液位计说明书 令狐采学 本说明书适用三线制或4线制、二线制 由于盘装式和壁挂式已经停产，使用时可以参考本说明书一，用户自检： A,仪表正确通上合格的电源，按移位键（即左键）找出L（L 是探头到反射面的距离），垂直对准空旷的墙面作为超声波的反射面（假设是水面）,观察L的数字，显示L的数字和实际距离相等说明测量功能正常.（首先要先熟悉有关距离L和液位H的关系图见附件）. 说明： 1,由于仪表有严格的数据过滤和确认过程,数字变化可能会比您移动仪表的速度慢一些,属于正常现象。（有特殊要求请您在订货时说明） 2,在检验的过程中应该注意：L（max）≤测量距离能力, L(min)≥仪表的盲区C. 3,一般情况下，仪表量程d+盲区C＝仪表最大测量距离能力L(max). 4,量程是和输出电流P有关的参数，和其他无关。 B,把超声波的发射口对向空旷的天空，一分钟以内仪表应该显示FFFF, 也可以取一块干燥的毛巾重叠数层堵住换能器的发
射口,从原理上说仪表此时没有回波收到,同样仪表会显示FFFF.说明您的仪表抗干扰性能不错. C,按移位键找出P（仪表应该输出的电流值），用电流表直接测量输出电流应该和P值相当. 经过以上3个项目的检验,用户可以放心的使用了. 二，连续按移位键可以依次查看仪表的以下参数参 数： P-XXXX 当前应该输出的电流(mA) h-XXXX 最后一次所设定的“当前液位”值(m). h-该参数没有实际意义. 该数对应菜单01 C-XXXX 仪表盲区(cm)，盲区固有 d-XXXX 仪表量程(m)该数对应菜单02 d只和输出电流有关,和其他无关. H当前液（物）位m-XXXX 或L(距离m)XXXX 对于三线制超声波液位计用户菜单中编号为07的是工 作模式转换。 对于二线制超声波液位计用户菜单中编号为04的是工作模式转换。 工作模式设置为1.0000时是测量距离模式，设置为0.000是测量当前液位模式。 按上升键仪器直接显示“当前液位”H或距离L。 按SET键仪器直接显示P.
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 This text make use of the super voice wave deliver intermediate range and time of relation adoption the C8051 F410 list slice the machine carry on control and data processing design ability precision measure super voice that order distance wave range finder, make use of design of super voice wave range finder can application reverse the car at the car, building land and some industry the spot of position supervision and liquid, well deep, piping length of measure etc. the spot.This range finder ability more precision measure is measured an of thing and range finder of distance. At analysis domestic and international list slice machine super voice wave the range finder be related technique of foundation up, combine latest research result, to super voice wave measure to be apart from system of developped to carry on thorough study and research.It's system's turn to is divided into measure to be apart from a mold piece, system control mold piece and manifestation report to the police a mold piece, and difference as to it's carry on a project analysis, set up list slice machine super voice wave range finder frame and design project, in the hardware electric circuit, detailed elaborated an usage list slice machine technique realization super voice wave the principle which measure to be apart from, analysis with list slice machine for lord control system hardware and software of unit design, and rightness should the system carried on to experiment with error margin analysis, give the stability index sign of this system. Keywords: The C8051 F, super voice the wave, the LED, receive and dispatch electric circuit 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明