基于AT89S51单片机的超声波水位监测系统毕业论文.doc

基于AT89S51单片机超声波监测系统毕业论文 第1章 绪论 5 第2章 系统硬件设计 8 2.1主控芯片方案 8 2.1.1电源引脚 8 2.1.2时钟电路的引脚XTAL1和XTAL2 8 2.1.3复位RST（9脚） 9 2.1.4输入输出口（I/O口）引脚 9 2.1.5其它控制或复用引脚 11 2.2 超声波发射 11 2.2.1 超声波 11 2.2.2 HC-SR04特点 12 2.2.3电气参数 13 2.2.4超声波时序图 14 2.3 显示模块 15 2.3.1 数码管 15 2.4无线通信模块方案 16 2.4.1 无线通信芯片 16 2.4.2 引脚功能及描述 17 2.4.3 工作模式 18 2.4.4工作原理 19 2.4.5 配置字 21 2.4.6 工作原理 21 2.5无线模块电源设计 22 2.5.1电平转换方案 22 2.6系统方案方框图 24 第3章 系统软件的设计 24 3.1软件部分总体设计 24 3.2数据发送模块程序 25 3.2.1部分主程序 25 3.2.2中断服务程序 27 3.2.3无线模块部分子函数 28 3.3 数据接收模块 30 3.3.1主函数 30 3.3.2无线接收模块程序 30 3.3.3数据显示模块 32 第4章 设计调试与结果 33 4.1发送端软件设计与调试 33 4.1.1调试显示部分 34 4.1.2超声波数据采集 34 4.1.3 无线传输模块 34 第5章 心得体会 37 第6章 参考文献 38 参考文献 38 绪论 近年来，随着电子技术和信号处理技术的迅速发展，液位测量仪表中的测量技术也发展很快，经历了由机械式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以后，使得液位计的精度越来越高，越来越向智能化、一体化、小型化的方向发展。从上世纪八十年代开始，一些发达国家就借助微电子、计算机、光纤、超声波、传感器等高科技的研究成果，将各种新技术、新方法应用到储罐液位测量领域。电子式测量方法便是其中的重要成果之一。在电子式液位测量方法中，有许多新的测量原理，包括压电式、应变式、雷达式、超声波式、浮球式、电容式、磁致伸缩式、伺服式、混合式等二十多种测量技术。由于该方法测量精度高，可靠性强，持续时间长，安装维护简单，因而正在逐步取代旧的机械式液位测量方法。用于储罐液位测量的众多电子式技术中，压电式、超声波式、应变式、浮球式、电容式五种测量技术应用最为广泛，约占总数的?60%以上。其中，超声波式测量技术的应用份额最大。?? 超声波液位测量有很多优点:它不仅能够定点和连续检测液位，而且能够方便地提供遥控或遥控所需的信号。与放射性技术相比，超声技术不需要防护。与目前的激光测量液位技术相比，超声方法比较简单而且价格较低。一般说来，超声波测位技术不需要有运动的部件，所以在安装和维护上有很大的优越性。特别是超声测位技术可以选用气体、液体或固体来作为传声媒质，因而有较大的适应性。所以在测量要求比较特殊，一般液位测量技术无法采用时，超声测位技术往往仍能适用。?? 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，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，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。?? 超声波液位测量的方法有多种，如超声脉冲回波法、共振法、频差法、超声衰减法?等。超声脉冲回波法的基本原理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?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。 共振法的基本原理是调节超声波的频率，使得探头和液面之间建立驻波共振状态，?这时探头与液面之间的距离就与超声在介质中的波长成一定的比例关系。当超声波速度?己知时，就可根据共振频率计算波长再换算出探头到液面的距离因。频差法就是让超声?探头发出调频的超声波，超声波的频率随传播距离的不同而不同，根据接收信号和发射?信号间的频差可得到从发射到接收的时间。超声衰减测量顾名思义就是超声波在被测介?质中的衰减量随距离变化，根据接收信号和发射信号间的衰减量变化测量液位。从以上