毕业设计基于单片机的超声波测距系统的设计带无线.pptVIP

基于单片机的超声波测距系统的设计 专业：测控技术与仪器08-2 学生姓名：侯伟 一、研究背景与意义 液位测量在石油、化工、气象等部门被广泛应用，尤其在化工业生产过程中，常需对密闭容器内的液体液位进行精确测量，由于这些液体一般都是易爆、易挥发、强腐蚀及有毒性液体，给传统的接触式液位检测带来一定难度，实现无接触、智能化、高精度、低功耗、远距离无线操作是液位测量目前的发展方向。在这种背景下，无线超声波液位计得到了快速发展。 二、超声波液位计国内研究现状 虽然超声波技术应用于液位测量在国际上已有较长时间，而在我国从20世纪90年代才开始发展。近十年来，基于高速字信号的处理技术与微处理器技术的进步，以及新型探头材料与工艺的研究，超声液位测量技术取得了长足的进步，显示出强劲的技术优势。 国内与国外相比，在测量精度 上还有一些差距。目前国外超声波 测量液位的精度可以达到lmm或1% 最小盲区可达1cm；而国内超声波 液位测量精度目前只能达到1.5%。 盲区最小为2cm。 三、超声波测距原理 四、本设计所要实现的功能 五、系统设计（1）硬件部分 大图 器件清单及其选型 超声波模块 测温模块 无线模块 阀门开度控制与显示模块 系统发射部分 系统远程接收部分 系统远程接收部分 六、软件设计部分 七、实物调试 与此同时本设计针对本系统器件，通过实验的方法进行了分段二次修正，为了修正的准确性、可行性，本设计采用时间修正的方法进行二次修正，具体修正方法见下表： 八、结论 * * 如图所示，液位高度计算公式: h=H-L=H-V*t／2 在两探头相距非常近时，可将超声波传播路径看成是与液面垂直的直线距离。 由于超声波是一种声波，其声速ν与温度有关，其关系为： V=331.45+0.6t 式中t 为摄氏温度，在使用中，根据环境温度的变化，要进行温度补偿，否则将会有比较大的误差。 系统总体框图 硬件电路图请各位老师看黑板上的大图 本系统器件的选型主要从精度和成本进行考虑。 一款常用的模块 本设计选用的模块 本模块特色： 1、模块简单，不用芯片，成本极大降低。 2、常用芯片工作过程不知道，无法对其进行精确修正，它采用给发射信号，该模块内置芯片自动进行测距，返回值就是距离；本设计采用的模块仅仅是超声波的发射接收电路，方波的产生、计时、计算距离，均是自己通过单片机软件完成，这样有利于对测量的一次修正、二次修正，有利于提高精度。 3、本款模块把18B20焊接在上面，确保了18B20所测温度就是超声波工作环境，有效减小了误差。 DS18B20 具有以下特性： 1)独特的单线接口方式； 2)在使用中不需要任何外围元件； 3)测温范围：-55℃~+125℃； 4)分辨率：在-10℃~+85℃ 范围内，精度为±0.5℃； 5)最大分辨率为 0.0625℃； 6)温度转换时间小于 1 s； 7)可以程序设定 9~12 位的分辨率。 管教 定义 说明 连接到终端 备注 1 GND 电源地 GND 2 TXD 串口数据输出 TTL 3 RXD 串口数据输入 TTL 4 VCC 电源 2.7-5.5V 5 RST 复位 可不连 6 SL 6、7短接后向模块发送的配置命令无效 7 GND 地信号 可不连 不同温度下有无温度补偿对照图 15℃测量误差 25℃测量误差 本系统采用非接触式测量方式，不影响被测表面，应用范围广。实验证明，本系统在空气中测量范围为2cm-200cm左右，测量时要求被测表面比较光滑平坦，确保超声波能够被反射回来，并被探头接收。在实验中，对5cm-50cm范围进行测量，最大误差不超过5mm，线性度、稳定性和重复性都比较好。 *