单片机的高精度超声波液位检测系统

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。

第 2期 总第 228 期2020 年 3 月浙江水利科技Zhejiang HydrotechnicsNo . 2 Total No . 228March. 2020基于STM32单片机的高精度超声波液位计设计孙 超，吴修广（浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）摘 要：阐述影响超声波测量精度的原因及对策，给出一种基于STM32单片机、高精度超声波液位传感器PICO + 100/WK - I、24位AD采样芯片AD1256的液位计系统设计。

经过率定及验证，在120.0 ~ 1 000.0 mm量程范围内可以实现0.1 mm测量精度。

关键词：STM32；高精度超声波传感器；AD1256；液位计中图分类号：TV131.61文献标识码：A文章编号：1008 - 701X(2020)02 - 0039 - 03DOI：10.13641/ki.33 - 1162/tv.2020.02.012High Resolution Ultrasonic Liquid Level Meter Based on STM32SUN Chao，WU Xiu-Guang（Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary，Hangzhou310020，Zhejiang，China）Abstract：This paper introduces the reasons for affecting the accuracy of ultrasonic measurement，describes a design of aliquid level meter system based on the STM32 MCU with high - precision ultrasonic sensor PICO+100/WK/I and 24 - bit ADchip AD1256. An accuracy of 0.1 mm can be achieved with the range of 120.0 -1 000.0 mm after calibration and verification. Key words：STM32；high resolution ultrasonic sensor；AD1256；liquid level meter液位测量有接触式和非接触式2种，如接触式的浮子型及压力型，非接触式的微波雷达法、激光法和超声波法等。

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。

基于单片机的高精度超声波液位检测系统
宋继红
【期刊名称】《机电产品开发与创新》
【年(卷),期】2009(0)3
【摘要】介绍一种使用超声波进行液位检测的微机控制系统及其硬件组成和相应软件流程图.为使测量具有较高的精度,系统在测量方式上采用在容器底部放置超声波探头的回波检测法,使超声波在液体中来回传播以稳定超声波传播速度.该系统由脉冲发射电路,变增益接收电路,温度补偿电路和相应的控制电路组成.
【总页数】3页(P148-149,147)
【作者】宋继红
【作者单位】长春大学,电子信息工程学院,吉林,长春,130022
【正文语种】中文
【中图分类】TP39
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基于单片机的超声波液位检测系统设计作者：马莹郑文斌来源：《海峡科学》2007年第10期[摘要] 介绍了利用AT89C51单片机控制的超声波测距系统的原理。

给出了系统构成,并在数据处理中采用了温度补偿修正。

此系统具有易控制、工作可靠、测量精度高的优点，可实时监控液位。

[关键词] 单片机超声波测距温度补偿1 引言在许多工业生产系统中，需要对系统的液位或物料位进行监测，特别是对具有腐蚀性的液体液位的测量，传统的电极法是采用差位分布电极，通过给电脉冲来检测液面，电极长期浸泡在液体中，极易被腐蚀、电解、失去灵敏性，因而对测试设备的抗腐蚀性要求较高。

超声波液位检测系统，利用了超声波传感技术的原理，采取一种非接触式的测量方法，能够实现对工业系统中液位或物料位的检测；而且超声波具有很好的指向性和束射特性，人耳听不见，一般不会对人体造成伤害,检测工程方便、迅速、易做到实时控制，而且测量精度又能达到工业实用的要求，所以有广泛的应用前景。

2 超声波测距原理所谓超声波就是指频率高于20kHz的机械波，一般由压电效应或磁致伸缩效应产生；它沿直线传播，当频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强；它还具有强度大、方向性好等特点，为此，利用超声波的这些性质就可制成超声波传感器。

超声波传感器是利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应研制而成的传感器。

超声波传感器按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等[1]，其中以压电式最为常用。

压电式超声波传感器常用的材料是压电晶体和压电陶瓷，它是利用压电材料的压电效应来工作的：逆压电效应将高频电振动转换成高频机械震动，从而产生超声波，可作为发射探头；而正压电效应是将超声波振动转换成电信号，可作为接收探头。

超声波测距的原理主要是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发射的时间和接收到回波的时间,根据当前环境下超声波的传播速度,即可通过公式S=C*[T/2](S为被测距离,C为空气中声速,T为回波时间,T=T1+T2)计算出超声波传播的距离,也就得到了障碍物离测试系统的距离。

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 desig n obta ins from the moder ni zati on computer con trol tech no logy, using mon olithic in tegrated circuit's formidable in tellige nt fun cti on, through the complete software and hardware's union, elaborated one kind of advaneed fluid position measurement system.Accord ing to ultras onic sen sor's characteristic, desig ns a set to suit un der the laboratory con diti on the fluid positi on measureme nt equipme nt, mainly through mono lithic in tegrated 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, desig ns in the hardware con trol flow chart, the con trol 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 processtime is short, work stable reliable, has satisfied the design related request basically.Key words Fluid positi on survey。

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。

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目录第一章绪论 (5)1.1 课题研究的背景及意义 (5)1.2 国内外发展的现状 (7)1.3 液位计的类型 (7)1.4 本文的主要工作 (9)第2章系统的总体方案设计 (11)2.1 系统设计内容和功能 (11)2.2 课题设计的任务和要求： (11)2.3 系统方案选择 (12)2.4 系统总体方案的设计 (12)2.5 超声波和超声波传感器 (13)2.6 超声波传感器的主要应用 (14)2.7 超声波传感器测距原理 (14)2.8 超声波测距原理 (16)2.9 超声波发生器选择 (16)2.10 盲区处理 (18)第3章各单元硬件电路设计 (20)3.1 单片机最小系统电路 (20)3.2 温度补偿电路设计 (22)3.3 超声波发射电路设计 (23)3.4 超声波接收电路设计 (24)3.5 显示电路设计 (26)3.6 电源电路设计 (26)3.7 LED显示系统设计 (27)3.8 报警电路设计 (28)第4章系统软件的设计 (30)4.1 超声波测距仪的算法设计 (30)4.2 主程序流程图 (30)4.3 系统软件设计框图 (33)4.4 单片机的C程序设计 (35)4.5 系统的软硬件的调试 (36)4.6 调试分析 (41)4.6.1 LED显示程序的调试 (41)4.6.2 温度测量程序的调试 (42)第5章结论 (43)参考文献 (44)致谢 (46)附录Ⅰ (47)附录Ⅱ (56)附录Ⅲ (57)第1章第一章绪论1.1课题研究的背景及意义目前，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
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。

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。

130 | 电气时代·2010 年第 11 期·自动化系统工程从国内外液位检测仪表发展的技术动向看，当前主要有三类液位检测仪表：接触测量方式的液位仪，非接触测量方式的液位仪，新原理的小型液位开关。

但现在大多液位检测仪表都要在非常苛刻的条件下(如在高温、高压、低温、腐蚀和辐射等环境下)进行测量，这就需要使用能耐的非接触式高温高压传感器。

超声波就是一种非接触式的传感器，它适用范围较为广泛。

超声波作为一种信息载体，已在海洋探测与开发、无损检测、医学诊断及微电子学等领域发挥着不可取代的作用。

本文基于单片机与超声波的特性研制了一套低成本、高精度的液位检测报警系统，该系统能对印刷上光液液位自动检测和报警，也能对各种有毒、有害、高腐蚀、高温、高浓度等物质的液位进行测量。

系统硬件设计系统硬件电路包括超声波发射与接收电路、温度检测电路、显示电路、在线下载程序电路和声光报警电路。

图1是系统硬件框图，系统的工作流程如下：先由键盘设定好报警上下限的初始值，上电运行后，由单片机产生超声波信号再由超声波接收器把信号输入单片机，单片机通过对脉冲信号的判断和处理，对声光报警设备与显示设备进行控制。

系统的控制电路以AT89S52单片机为核心，所有电路的控制与信号的处理都由单片机完成。

单片机的外围电路主要有：晶振电路、复位电路、液晶显示屏显示电路、声光报警控制电路、键盘接口电路、超声波传感器电路等。

单片机的P0口接到液晶显示屏的数据口上。

P2.0至P2.2这3个口接到液晶显示屏的各控制线上。

P1.0、P1.1、P1.2和P1.3作为键盘输入接口。

P3.6通过74HC04(高速CMOS ——六反相器)接到超声波发射器上，P3.3通过红外转换接收的电路集成芯片基于单片机控制和超声波传感器的液位自动检测报警系统义乌工商职业技术学院 机电信息分院 黎云汉 毛亚军CX20106判断是否接收到超声波信号并对接收到的信号进行处理。

介绍了超声波测距的基本原理和系统框图，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，采用8051单片机进行控制及数据处理，设计出了能精确测量两点间距离的超声波液位检测系统。

系统主要由超声波发射器电路、超声波接收器电路、单片机控制电路、环境温度检测电路及显示电路构成。

利用所设计出的超声波液位检测系统，对液面进行了测试，采集当时的环境温度获得精确的速度，计算出液面距离。

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。

关键词：超声波，液位测量，温度传感器Introduces the basic principles of ultrasonic rangefinder and system diagrams, gives ultrasonic transmitter and receiver circuit, Through the elimination of dead zone and the sample of ambient temperature, which improves the accuracy of the measuring distance. Use the relation between Ultrasonic transmission distance and time, take the 8051 microcontroller to control and data processing, devised to accurately measure the distance between two points of ultrasonic level detection system. The system is primarily consist of the ultrasonic transmitter, ultrasonic receiver circuit, microcontroller circuit, the ambient temperature detection circuit and show circuit. Use the ultrasonic level detection system, on the surface of a test, collecting at ambient temperature and getting an accurate speed, calculate the surface distance. This system is easy to control, reliable, high precision, real-time detection level.Key words：Ultrasonic ,level measurement, temperature sensors目录前言 (1)1 总体概述 (2)2 超声波和超声波传感器 (3)2.1 超声波 (3)2.1.1 定义 (3)2.1.2 超声波的主要参数 (3)2.1.3 超声波的特性 (3)2.1.4 超声波的特点 (3)2.1.5 超声波传感器的主要应用 (3)2.2 超声波传感器测距原理 (4)2.2.1 超声波传感器 (4)2.2.2 超声波传感器的性能指标 (4)2.2.3 超声波传感器的结构 (5)2.2.4 超声波测距原理 (5)3 MCS-51系列单片机 (7)3.1 8051单片机的总体结构 (7)3.1.1 8051单片机的总体框图和功能 (7)3.1.2 8051的引脚功能 (8)3.2 8051单片机的定时器/计数器 (10)3.2.1 8051的定时器/计数器功能 (10)3.2.2 定时器控制寄存器 (10)3.2.3 工作方式控制寄存器 (11)3.2.4 中断允许控制寄存器（IE） (11)3.2.5 定时器/计数器的工作方式 (11)3.3 8051单片机的中断 (12)3.3.1 中断的定义 (12)3.3.2 8051单片机的中断源 (12)3.3.3 中断控制的专用寄存器 (13)4 硬件设计 (16)4.1 8051 单片机的最小系统组成 (16)4.2 超声波发射电路设计 (17)4.2.1 超声波频率及探头的选择 (17)4.2.2 超声波发射电路 (17)4.3 超声波接收电路设计 (18)4.3.1 超声波接收器 (18)4.3.2 超声波接收电路图 (19)4.4 温度检测电路 (20)4.4.1 温度检测方案的分析 (20)4.4.2数字温度传感器DS18B20简介 (20)4.4.3 DS18B20的结构及电路 (20)4.5 显示方案的论证与选择 (21)4.5.1 LED显示电路图 (21)4.6 稳压电源 (22)4.6.1 稳压电源构成 (22)4.6.2 +5V电源电路 (23)4.6.3 +12V电源电路 (23)5 软件设计 (25)5.1 主程序设计 (26)5.1.1 主程序流程图 (26)5.1.2 主程序 (27)5.2 中断服务子程序 (27)5.2.1 中断初始化 (27)5.2.2 中断子程序流程图 (29)5.3 温度检测子程序 (29)5.4 距离的计算 (30)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录 A (34)附录 B (35)前言随着科学的发展液位的检测方法也在变化，精度也有了更佳的提高。