基于单片机超声波液位测控系统的设计

毕业论文（设计）基于单片机的超声波液位测控系统设计

摘要

本设计从现代化计算机控制技术入手，利用单片机的强大智能功能，通过完整的软件与硬件的结合，阐述了一种先进液位测量系统。

根据超声波传感器的特点，设计出一套适合实验室条件下的液位测量设备，主要通过单片机、超声波传感器测量锅炉液位。本次设计选择的电器设备有单片机、超声波传感器，D/A转换器等，设计硬件控制流程图、控制电路图以及软件中的主程序流程图。通过系统模拟实验表明：该系统设计合理，自动化程度高，实验过程时间短，工作稳定可靠，基本满足了设计的相关要求。

关键词：液位测量；单片机；超声波传感器

ABSTRAT

This design obtains from the modernization computer control technology, using monolithic integrated circuit's formidable intelligent function, through the complete software and hardware's union, elaborated one kind of advanced fluid position measurement system.

According to ultrasonic sensor's characteristic, designs a set to suit under the laboratory condition the fluid position measurement equipment, mainly through monolithic integrated circuit, ultrasonic sensor survey boiler fluid position. This design choice's electric appliance equipment has the monolithic integrated circuit, the ultrasonic sensor, the D/A switch and so on, designs in the hardware control flow chart, the control circuit diagram as well as software's master routine flow chart. Indicated through the system simulation experiment: This system design is reasonable, the automaticity is high, the experiment process time is short, work stable reliable, has satisfied the design related request basically.

Key words:Fluid position survey; Monolithic integrated circuit; Ultrasonic sensor

目录

引言 (1)

1 超声波测距原理 (2)

1.1超声波 (2)

1.2超声波传感器 (3)

1.3超声波传感器的结构和发射原理 (4)

1.4超声波传感器的选择 (4)

2 超声波测量系统的硬件设计 (4)

2.1单片机的选用及简介 (5)

2.2超声波液位检测电路 (6)

2.3液位控制电路 (8)

2.4键盘 (9)

2.5显示电路 (9)

3 系统软件设计 (11)

3.1主程序流程图 (11)

3.2超声波测距的相关程序 (12)

4 系统调试与结论 (14)

参考文献 (15)

谢辞 (16)

1引言

1.1概述

传统的液位控制绝大多数是人工控制，造成了人力资源的浪费，同时安全性可靠性都不高。现代工业生产正处于一个由劳动密集型、设备密集型向知识密集型转变的过程。在这一过程中，智能控制无疑起至关重要的作用。本课题主要对锅炉液位进行检测与控制，而锅炉是一个典型的大惯性、大滞后、具有多个参变量的过程控制系统。

1.2液位控制研究现状

液位控制问题是工业过程中的一类常见问题，例如在饮料、溶液过滤、化工生产等多种行业的生产加工过程中都需要对液位进行适当的控制，在实际生产中，通常采用系统辨识的方法，对复杂系统进行建模，以建立一个简化的数学模型。然而对于一些控制精度较高的场合，则需要建立较精确的数学模型，一提高控制精度。

生产过程自动控制（简称过程控制）是自动控制技术在石油、化工，电力，冶金，机械。轻工，纺织等生产过程的具体应用，是自动化技术的重要组成部分。进入21世纪，随着自动化技术，计算机技术，通信技术的迅速发展，过程控制发生了深刻的变革，正在向着数字化，网络化和综合自动化方向发展，在实现各种最优控制和经济指标，保证生产的质量和产量，提高经济效益和劳动生产率，节约能源，改善劳动条件，保证生产安全，保护环境等方面发挥着越来越巨大的作用。目前，世界各工业发达国家，正集中全力进行工厂综合自动化技术的研究。在我国以最大的社会效益和经济效益为目标，研究和开发综合自动化技术是国民经济发展的需要，是参加国际市场剧烈竞争的需要。在世纪交替之际，新技术的研究和开发将大大推动工业过程自动化的发展，并带来巨大的社会效益和经济效益。

1.3过程控制与单片机的发展

过程控制经历了以下几个发展过程：

19世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验人工控制生产过程，劳动生产率很低。

19世纪50年代前后(仪表化与局部自动化阶段)：过程控制发展的第一个阶段，一些工厂企业实现了仪表化和局部自动化。

19世纪60年代(综合自动化阶段)：过程控制发展的第二个阶段，工厂企业实现车或大型装置的集中控制。

19世纪70年代以来(全盘自动化阶段)：发展到现代过程控制的新阶段，这是过程控制发展的第三个阶段。

集散控制系统(DCS)-----是集计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示技术为一体的装置。系统在结构上是分散的(生产过程是分散系统)，但过程控制的监视、