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1、超声波液位检测仪,答辩人：张东起班级：电气07405班导师：曹福成,答 辩 提 纲,概术课题总体设计思想超声波测距系统的硬件设计超声波测距系统的软件设计总结,二、概述,本设计以单片机AT89S52为最小核心，利用超声波作为控制信号对距离进行自动检测和数据处理为了减少测量过程中的人工干预，提供了一个带有显示、键盘的人机对话截面单片机通过与机进行实时通讯等方式打印、保存有关数据，更好的对检测的存储情况进行管理,二、课题总体设计思想,课题设计包括硬件和软件两部分。硬件包括AT89S52单片机最小系统，超声波发射电路与接收电路、温度检测电路、ZLG7290键盘显示电路、串行通信的接口电路等部分；软件部
2、分包括系统初始化模块、超声波驱动及信号处理模块、键盘及显示模块、打印和通信模块等，软件采用模块化设计思想,总体工作过程,在超声波测距系统开始测距前通过键盘输入一些相关参数。启动超声波测距系统时.首先由单片机发出4OKHz的脉冲串，每20个脉冲为一串，脉冲串通过超声波发射电路驱动超声波发射换能器发出超声波。单片机在发送脉冲的同时开始计时：超声波遇到障碍物后的回波被超声波接收换能器接收，其输出的正弦波经过两级放大，再经过电压比较器和D触发器产生中断信号中断单片机的计时，得到超声波的传输时间，然后在中断服务程序中根据测出的时间计算出距离，中断返回后再发送下一串脉冲。重复测量5次，去除最大值和最小值得
3、平均值显示并存储。测量后，通过接口和上位机进行实时通信，将数据交由上位机做进一步的处理，如:统计、打印或保存等。,三、超声波液位检测仪的硬件设计AT89S52单片机的最小系统,复位电路：AT89S52的看门狗定时器驱动达到门限电压过一定时间后启动。AT89S52单片机的X1 和X2之间加晶振，并通过电容接地提供工作时钟。,超声波发射电路,超声波发射电路由555定时器、R28、RP2、C12C17和超声波发射头UCM40T组成：单片机PD5管脚输出的40KHz脉冲信号幅度放大20V左右以驱动超声波传感器发射器。,超声波接收电路,接收部分电路上要由两个放大电路、一个电压比较器和一个D触发器构成：双
4、向开关4066控制端接PC4管脚，当PD5管脚发脉冲，将PC4管脚置成低电平，脉冲发送后为高电平。回波信号经两极放大后转换成方波D触发器的D端接单片机的PC2管脚。发送驱动脉冲串后，将PC2置成低电平;接收到回波信号，将其转换成 D触发的时钟信号，D管脚的低电平将通过D触发器的Q端送出，作为AT89S52的外部中断0(PD2)的中断信号。,温度检测电路,超声波是一种声波，其声速与温度有关，使用时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。DS1722是美国MAXIM公司的一款SPI/三线串口的数字温度传感器，温度直接以数字形式输出。,键盘和显示接口电路,本设计采用LCD1602
5、液晶作为显示器件。和单片机PA口以及PB0、PB1连接。PA口作为地址/数据口，PB0、PB1作为控制端口。显示直观，操作简单方便。按键部分采用5个独立按键接4.7K上拉电阻连接单片机PC0、PC1、PC5、PC6、PC7口。,蜂鸣报警电路,本设计采用电磁式蜂鸣器作为出错报警提示。单片机AT89S52的PB2口通过NPN型三极管驱动蜂鸣器。当PB2输出高电平时，三极管导通，蜂鸣器发出报警声。,串行通信接口电路,单片机执行信息检测任务后把检测结果传送到计算机中去，要在单片机和计算机之间建立一种通信结构。RS-232是目前常用的串行接口标准度不高于20Kbps的场合。要进行通常的串行通信，只需其中
6、的2、3、5三根线，分别是数据输入，数据输出，地线。要实现单片机与计算机的通信，必须对它们的电平进行转换，可用MAX232芯片将计算机提供的RS232电平转换成单片机提供的TTL电平。,四、超声波测距系统设计,软件设计运用模块化程序设计思想，对不同功能的程序进行分别编程。软件设计的思路是：首先进行系统初始化，然后输入有关参数，接着发射脉冲串，计时以及计算油的深度、体积等数据，最后判断是否有键按下，根据所按下的键，单片机将调用不同的功能模块完成不同功能，比如：打印、通讯等。,五、结论,在熟悉了超声波的传播特性及超声波传感器的结构、工作方式等问题后，选用了T/R40-6型超声波传感器，设计并制作完成了超声波测距系统的硬件部分，编制了相应的运行软件，进行了调试和试运行，结果还是令人满意的。本课题的研究仅仅是个开始，要研制功能更强、测量精度更高的超声波测距系统还需要解决很多问题，如精度问题、不断完善问题，市场化问题等。由于时间和能力有限，课题所研究难免存在不足之处，各位老师批评指正。,
