超声波液位测距毕业论文

摘要]本文主要介绍了超声波的特点,超声波传感器的原理与应用等多个方面。文中阐述了超声波与可听声波的区别,超声波传感器在医疗,工业生产,液位测量,测距系统等多个领域中得到了广泛的应用。因超声波具有的独特的特性,使得超声波传感器越来越在生产生活中体现了其重要性,具有一定的研究价值。 [关键词]超声波 传感器 疾病诊断 测距系统 液位测量 一、超声波传感器概述 1.超声波 声波是物体机械振动状态的传播形式。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的声波,其每秒的振动次数很高,超出了人耳听觉的上限,人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,有两种形式:横向振荡(横波)及纵向振荡(纵波)。在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播,其传播速度不同。另外,它也有折射和反射现象,并且在传播过程中有衰减。超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律,与可听声波的规律并没有本质上的区别。与可听声波比较,超声波具有许多奇异特性:传播特性──超声波的衍射本领很差,它在均匀介质中能够定向直线传播,超声波的波长越短,这一特性就越显著。功率特性──当声音在空气中传播时,推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。在相同强度下,声波的频率越高,它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高,所以超声波与一般声波相比,它的功率是非常大的。空化作用──当超声波在液体中传播时,由于液体微粒的剧烈振动,会在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合,会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用,从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用,会使液体的温度骤然升高,从而使两种不相溶的液体(如水和油)发生乳化,并且加速溶质的溶解,加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。 超声波的特点:(1)超声波在传播时,方向性强,能量易于集中;(2)超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离;(3)超声波与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息(诊断或对传声媒质产生效应)。 2.超声波传感器 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。以超声波作为检测手段,必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声换能器,或者超声探头。 超声波探头主要由压电晶片组成,既可以发射超声波,也可以接收超声波。超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。超声波传感器主要材料有压电晶体(电致伸缩)及镍铁铝合金(磁致伸缩)两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅(PZT)等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器,它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波,同时它接收到超声波时,也能转变成电能,所以它可以分成发送器或接收器。有的超声波传感器既作发送,也能作接收。 超声波传感器由发送传感器(或称波发送器)、接收传感器(或称波接收器)、控制部分与电源部分组成。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成,换能器作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超能量并向空中幅射;而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成,换能器接收波产生机械振动,将其变换成电能量,作为传感器接收器的输出,从而对发送的超进行检测。控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制。二、超声波传感器的应用 1.超声波距离传感器技术的应用 超声波传感器包括三个部分:超声换能器、处理单元和输出级。首先处理单元对超声换能器加以电压激励,其受激后以脉冲形式发出超声波,接着超声换能器转入接受状态,处理单元对接收到的超声波脉冲进行分析,判断收到的信号是不是所发出的超声波的回声。如果是,就测量超声波的行程时间,根据测量的时间换算为行程,除以2,即为反射超声波的物体距离。把超声波传感器安装在合适的位置,对准被测物变化方向发射超声波,就可测量物体表面与传感器的距离。超声波传感器有发送器和接收器,但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化,即在发射超声波的时候,将电能转换,发射超声波;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。 2.超声波传感器在医学上的应用 超声波在医学上的应用主要是诊断疾病,它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是:对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。 3.超声波传感器在测量液位的应用 超声波测量液位的基本原理是:由超声探头发出的超声脉冲信号,在气体中传播,遇到空气与液体的界面后被反射,接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间,即可换算出距离或液位高度。超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点:(1)无任何机械传动部件,也不接触被测液体,属于非接触式测量,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体等,因此性能稳定、可靠性高、寿命长;(2)其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量。 4.超声波传感器在测距系统中的应用 超声测距大致有以下方法:①取输出脉冲的平均值电压,该电压 (其幅值基本固定)与距离成正比,测量电压即可测得距离;②测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t,故被测距离为 S=1/2vt。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。 三、小结 文章主要从超声波与可听声波相比所具有的特性出发,讨论了超声波传感器的原理与特点,并由此总结了超声波传感器在生产生活各个方面的广泛应用。但是,超声波传感器也存在自身的不足,比如反射问题,噪声问题的等等。因此对超声波传感器的更深一步的研究与学习,仍具有很大的价值。 参考文献: [1]单片机原理及其接口技术.清华大学出版社. [2]栗桂凤,周东辉,王光昕.基于超声波传感器的机器人环境探测系统.2005,(04). [3]童敏明,唐守锋.检测与转换技术.中国矿业大学出版社. [4]王松,郑正奇,邹晨祎.超声定位车辆路径监测系统的设计.2006,(10). [5]俞志根,李天真,童炳金.自动检测技术实训教程.清华大学出版社. 转贴于 中国论文下载中心

检查一下硬件硬件没问题就看看单片机是否工作顺便问一句你的程序仿真过吗有问题吗呵呵

电子信息工程]基于单片机超声波测距仪 摘 要随着科学技术的快速发展，超声波将在科学技术中的应用越来越广。本文对超声波传感器测距的可能性进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口、超声波换能器、以及超声波在介质的传播特性等知识，采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。为了保证超声波测距传感器的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射、接收、超声微弱信号放大、波形整形、速度变换、语音提示电路及系统功能软件等做了详细说明。该测距仪最大测量距离是6米，精确度是。这套系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可以用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：测量液位、井深、管道长度等场合。可以广泛应用于工业生产、医学检查、日常生活、无人驾驶汽车、自动作业现场的自动引导小车、机器人、液位计等。关键词: AT89C51，超声波，传感器，LED目 录第1章 前言 概述 超声波测距特性 超声波用于距离测量的优势 超声波测距仪 设计要求 内容及任务 拟达到的要求或技术指标 6第2章 总体设计 方案的选择 传感器的选择 单片机的选择 超声波测距的原理 总体设计框图 9第3章 硬件电路设计 AT89C51系列单片机的应用 113.传感器的应用 传感器的定义及作用 压电式传感器 利用传感器发送接收 超声波传感器探测物体的方式 超声波发射与接收模块 超声波发射电路与驱动电路 超声波接收电路与放大电路 基于MAX7219的数码显示电路 温度测量电路 电源供应电路 报警电路 18第4章 误差和数据分析 测距计算中温度补偿 测距计算中误差分析 数据处理 21第5章 软体设计 显示子程序 外部中断子程序 测量距离子程序 定时中断子程序 总程序及其流程图 276 总结 设计系统的实用性与价值性 设计系统的不足和改进方法 29参考文献 31致谢 32附录 33附录1 硬件电路的设计 33附录2 软件编程 34附录 文献综述 60

单片机类毕业设计 ·电子时钟的设计·全自动节水灌溉系统--硬件部分·数字式温度计的设计·温度监控系统设计·基于单片机的语音提示测温系统的研究·简易无线电遥控系统·数字流量计·基于单片机的全自动洗衣机·水塔智能水位控制系统·温度箱模拟控制系统·超声波测距仪的设计·基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计与实现 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·基于89C52的多通道采集卡的设计·基于AT89C51单片机控制的双闭环直流调速系统设计·单片机控制的PWM直流电机调速系统的设计·基于单片机的电阻炉温度控制系统设计·公交车报站系统的设计·智能多路数据采集系统设计·基于单片机控制的红外防盗报警器的设计·篮球比赛计时器设计·超声波测距仪的设计及其在倒车技术上的应用·汽车侧滑测量系统的设计·自动门控制系统设计·基于51单片机的液晶显示器设计·基于AT89C51单片机的电源切换控制器的设计·基于单片机的普通铣床数控化设计·基于AT89C51单片机的号音自动播放器设计·基于单片机的玻璃管加热控制系统设计·中央冷却水温控制系统·基于单片机的无刷直流电机控制系统设计·锅炉汽包水位控制系统·基于单片机的鱼用投饵机自动控制系统的设计·空调温度控制单元的设计·软胶囊的单片机温度控制（硬件设计）·小型户用风力发电机控制器设计·自动售报机的设计·无线表决系统的设计·微电脑时间控制器的软件设计·基于单片机AT89S52的超声波测距仪的研制·单片机教学实验板——软件设计·基于16位单片机的串口数据采集·单片机太阳能热水器测控仪的设计·基于单片机的简单数字采集系统设计·多电量采集系统的设计与实现·PWM及单片机在按摩机中的应用·基于单片机的简易GPS定位信息显示系统设计·基于单片机的温湿度测量系统设计·基于单片机的电子音乐门铃的设计·开关电源的设计·锅炉控制系统的研究与设计·基于ARM的嵌入式温度控制系统的设计·基于DS18B20的多点温度巡回检测系统的设计·基于单片机的频率计设计·仓储用多点温湿度测量系统·基于单片机的超声波液位测量系统的设计·基于单片机的多功能函数信号发生器设计·噪音检测报警系统的设计与研究·转速、电流双闭环直流调速系统设计·基于单片机程控精密直流稳压电源的设计·模拟电梯的制作·基于AT89C51单片机的步进电机控制系统·超声波倒车雷达系统硬件设计·基于单片机实现汽车报警电路的设计·采用单片机技术的脉冲频率测量设计·智能豆浆机的设计·电话远程监控系统的研究与制作·分立式生活环境表的研究与制作(多功能电子万年历)·高效智能汽车调节器·全自动汽车模型的制作·智能红外遥控暖风机设计·蔬菜公司恒温库微机监控系统·数字触发提升机控制系统·基于单片控制的交流调速设计·基于单片机的多点无线温度监控系统·单片机控制的霓虹灯控制器·基于单片机的数码录音与播放系统·全自动洗衣机控制器·空调器微电脑控制系统·自动存包柜的设计·基于单片机的数字钟设计·电子万年历·多路数据采集系统的设计·基于单片机步进电机控制系统设计·基于单片机的鸡雏恒温孵化器的设计·基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计·基于单片机的水温控制系统·基于单片机的智能电子负载系统设计·智能电话报警器·基于ADE7758的电能监测系统的设计·基于单片机PIC16F877的环境监测系统的设计·基于单片机控制动态扫描文字显示系统的设计·基于单片机控制发生的数字音乐盒·基于单片机控制文字的显示·基于单片机控制音乐门铃·智能电子密码锁设计·单片机电铃系统设计·单片机演奏音乐歌曲装置的设计·大功率电器智能识别与用电安全控制器的设计·单片机交通灯控制系统的设计·智能立体仓库系统的设计·智能火灾报警监测系统·基于单片机的多点温度检测系统·单片机定时闹钟设计·湿度传感器单片机检测电路制作·智能小车自动寻址设计--小车悬挂运动控制系统·单片机呼叫系统的设计·基于单片机的带智能自动化的红外遥控小车·基于单片机AT89C51的语音温度计的设计·基于TMS320VC33DSP开发板制作·16×16点阵LED电子显示屏的设计·单片机实验教学平台分析·基于USB总线的设计与开发·基于单片机设计的自动售货机系统设计·数字温度计的设计·生产流水线产品产量统计显示系统·水位报警显时控制系统的设计·红外遥控电子密码锁的设计·基于MCU温控智能风扇控制系统的设计·数字电容测量仪的设计·基于单片机的遥控器的设计·200电话卡代拨器的设计·数字式心电信号发生器硬件设计及波形输出实现·全氢罩式退火炉温度控制系统·单片机控制单闭环直流电动机的调速控制系统·单片机电加热炉温度控制系统·单片机大型建筑火灾监控系统·点阵式汉字电子显示屏的设计与制作·基于AT89C51的路灯控制系统设计·基于AT89C51的宽范围高精度的电机转速测量系统·基于DSP的电机控制·汽车倒车雷达·基于光纤的汽车CAN总线研究·基于AT89C51SND1C的MP3播放器·多功能频率计的设计·基于单片机的数字直流调速系统设计·单片机的智能电源管理系统·基于单片机的多功能智能小车设计·汽车防撞主控系统设计·单片机控制电梯系统的设计·电子密码锁的电路设计与制作·高精度超声波传感器信号调理电路的设计·数字电子钟的设计与制作·银行自动报警系统