基于单片机的超声波液位测量系统本科生毕业设计(论文) 下载本文

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第5章 结论

由于时间和其它客观上的原因,此次设计没有成功做出实物。但是对设计有一个很好的理论基础。设计的最终结果是使超声波测距仪能够产生超声波,实现超声波的发送与接收,从而实现利用超声波方法测量物体间的距离。以数字的形式显示测量距离。

超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受,根据超声波传播的时间来计算出传播距离。实用的测距方法有两种,一种是在被测距离的两端,一端发射,另一端接收的直接波方式,适用于身高计;一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式,适用于测距仪。此次设计采用反射波方式。

超声波测距仪硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。单片机采用AT89C51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振,以获得较稳定时钟频率,减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号,利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的LED数码管。

超声波测距的算法设计原理为超声波发生器T在某一时刻发出一个超声波信号,当这个超声波遇到被测物体后反射回来,就被超声波接收器R所接收到。这样只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间,就可算出超声波发生器与反射物体的距离。在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器T0,利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时,接收电路输出端产生一个负跳变,在INT0端产生一个中断请求信号,单片机响应外部中断请求,执行外部中断服务子程序,读取时间差,计算距离。

在元件及调制方面,由于采用的电路使用了很多集成电路。外围元件不是很多,所以调试不会太难。一般只要电路焊接无误,稍加调试应该会正常工作。电路中除集成电路外,对各电子元件也无特别要求。根据测量范围要求不同,可适当调整与接收换能器并接的滤波电容C16的大小,以获得合适的接受灵敏度和抗干扰能力。若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来,则可提高抗干扰能力。

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参考文献

[1]胡平.超声波测距仪的研制[J].计算机与现代化.2003,10.

[2]时德刚.刘哗,超声波测距的研制[J].计算机测量与控制.2002,10.

[3]华兵.MCS-51单片机原理应用[M].武汉:武汉华中科技大学出版社.2002,5,125-144页.

[4]李华.MCU-51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航天大学出版社.1993,6.376-380页.

[5]郁有文.传感器原理及工程应用[M].西安:西安电子科技大学出版社.2000. [6]中国电子学会敏感技术分会,北京电子学会,2000/2001 传感器与执行器大全(年 卷) [M].北京:电子工业出版社.2001.

[7]刘和平等.PIC16F87X单片机实用技术与接口技术—C语言及其应用[M].北京: 北京航空航天大学出版社.2002,4.

[8]陈新建.PIC系列单片机程序设计与开发应用[M].北京:北京航空航天大学出版 社.2007,5.

[9]张明峰.PIC单片机入门与实战[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2004,4. [10]Myke Predko著,胡光华译.PIC微控制器基础与实践[M].北京:科学出版 社.2007,5.

[11]刘笃仁主编.基于PIC16F87X系列[M].西安:电子工业出版社.2005,1,2.85-291

页.

[12]黄智伟主编.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].西安:电子工业出版 社.2005,1.

[13]牛余朋.成曙.基于单片机的超声波测距系统[J].北京:兵工自动化.2005,2. 78-88页.

[14]何莉,曾宪文.徐霞.基于PIC单片机的超声波测距系统[J].北京:压电与声光, 第26卷第2期.2004年4月.

[15]宋敬国,李元宗.徐玉华.PIC单片机在超声波测距系统中的应用[J].北京:机械 工程与自动化,第4期(总第143期),2007年8月.

[16]姜道连,宁延一,袁世良.用AT89C2051设计超声波测距仪[J],TI:国外电子元

器件.2000,第12月.

[17]苏伟,巩壁建.超声波检测距误差分析[J].传感器技术,2004,257-274页. [18]胜全.D18B20数字温度计在微机温度采集系统中的序编制[J].南京:南京大学

40

本科生毕业设计(论文)

出版社1998,3.

[19]薛红宣,采用软件抗干扰设计提高微机系统的可靠性[J].电子产品世界,2004,

1.

[20]潘登,潘宗预.超声波测距精度的探讨[J].北京:包装工业,2003年11月. [21]九州.放大电路实用手册[M].沈阳:辽宁科技出版社,2002,5.

[22]占操,梁厚琴,曹燕.单片机系统中的软件抗干扰技术[M].电子技术,2003,3.

[23]王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998, 282-283页.

[24]王大海.新型温湿度自动控制系统的设计与应用[J].电子工程师.2002,28(3):33-36页.

[25]蒋敏兰,胡生清,幸国全.TS-18B20数字温度传感器的非线性补偿及应用[J].传感器技术,2001,20(10).54-55页.

[26]APLUS,API8108A versatile 10 sec instant voice rom [PDF].美国:APLUS,1999,

6.

[27]SPCE061AData Sheet[PDF].Microchip Technology Incorporated Printed in the USA 2007.

[28]MC34063 Data Sheet[PDF].STM icroelectronics-Printed in Italy-All Rights Reserve Reserved,2001.

[29]Tom R.Watt. Cooling our tomorrows economically,ASHRAE Journal.

[30]Olton W. Instrumentation & process measurement,Longman Scientific &

Technical.1991.

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致谢

首先,我要感谢我的导师在毕业设计中对我给予的悉心指导和严格要求,同时也感谢本校的一些老师在毕业设计这期间所给予我的帮助。在毕业设计论文写作期间,各位老师给我提供了种种专业知识上的指导和日常生活上的关怀,没有您们这样的帮助和关怀,我不会这么顺利的完成毕业设计,借此机会,向您们表示由衷的感激。同时还要感谢系实验室在毕业设计期间提供给我们优越的实验条件。

接着,我要感谢和我一起做毕业设计的同学们。在毕业设计的短短3个月里,你们给我提出很多宝贵的意见,给予了我不少帮助还有工作上的支持,在此也真诚的谢谢你们。同时,我还要感谢我的寝室同学和身边的朋友,真是在这样一个团结友爱、相互促进的环境中,在和他们的相处帮助和启发中,才有我今天的小小收获。

最后我要深深地感谢我的家人,真是他们含辛茹苦地把我养育成人,在生活和学习上给予我无尽的关怀、理解和支持,才使我时刻充满信心和勇气,克服成长道路上的种种困难,顺利的完成大学学习。

还有许许多多给予我学业上鼓励和帮助的朋友,在此无法一一列举,在此也一并表示衷心地感谢!

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