超声波液位计设计报告.doc

超声波液位控制器 一、摘要 本文根据超声波模块的工作原理、特点组成、参数设置和应用等，采用了89S52单片机控制，针对超声波模块进行了电路设计。该液位控制器主要由微处理器部分，超声波模块，显示部分,键盘部分组成。本设计基本上反映了超声波液位计的结构和使用功能，效果直观，可操作性好，在液位检测等系统中有很强的实用价值。 二、关键词 单片机；超声波；电路设计 三、作品介绍 1、创作动机 作品的想法来源于生活,当前农村大多数的家庭用的都是井水,家里都要放一个抬高了的储水箱,用水泵定期进行蓄水。水箱蓄满水一般需要10~20分钟，这个过程需要看护，以防止没有及时切断水泵电源导致水从水箱中溢出，造成不必要的麻烦。我们的作品就是要实现液位自动控制。 2、创作任务 超声波模块用来检测水位的变化，单片机根据超声波模块反馈的信号计算传输的时间进而根据公式求出此时的液位，将其与先前设定的高、低液位值比较，当其低于液位下限时，单片机发出控制信号，启动水泵；当液位上升到液位上限时，单片机解除控制信号，水泵停止。当液位再次低于下限时，则进入下一个工作循环，以此完成对水位的控制。 四、方案论证与比较 1、控制模块 方案一：采用555实现,电路结构简单,易于实现，成本较低。用探针实现液位的测量，要定期清洁探针，防止因其与水接触不良出现误动作。液位的设定、探针的安装、显示参数等较难实现。 方案二: 采用89S52单片机实现，单片软件编程自由度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑算法。通过外围设备能轻松实现参数显示、参数设定等，测量液位时采用非接触测量，且易于安装。 综合以上方案和论证，我们确定使用方案二。 2、显示模块 显示可用全屏点阵显示，显示内容灵活可变，但制作经费昂贵，电路设计复杂，程序较为发杂。本小组应用LCD液晶显示，电路设计简单，显示文字、图形和数字都是灵活多变，并且程序较为简单。所选择LCD液晶作为该作品显示模块。 五、系统设计 1、超声波模块控制原理 方案：超声波模块采用89S52单片机控制, 单片机控制超声波发射电路发出超声波脉冲，超声波脉冲在空气介质内继续传播到液面，该脉冲波遇到被测液面 （水面）后，经液面反射后再通过空气介质返回到超声波接收探头被接收；89S52通过记录超声波从发射到接收的往返传播时间t，根据空气介质中的声速，就可以计算出从传感器到液面之间的距离。外接LCD液晶显示，显示当前液位、液位上限、液位下限、水箱高度。通过对单片机软件编程，用键盘控制液晶显示的数值，并将数值最终在LCD上显示出来。 此方案的优点是控制部分采用8位的89S52单片机，除了其具备有比较完善和功能强大的硬件结构和组合外，更重要的是它的核内和指令系统为先进的体系结构。因此，提高了取指令的速度，同时也提高了CPU的运行速度和系统的稳定性。LCD显示模块具有体积小、功耗低、编程方便等特点，是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了，本系统以常见的12864作为主控模块输出的显示。 2、键盘部分 因所需的按键数量不多，所以采用独立键盘输入，作品共有五个操作按键,分别是功能键、设定值增加和减小键、水箱高度设定键、报警解除按键。功能键实现参数的切换，参数被循环选中以被修改，如果检测5秒内无按键按下，自动退出参数设定状态。设定值增加和减小键是用来根据实际要求确定液位上限和液位下限。水箱高度设定是为了适应多种高度的水箱，因为水箱的高度将影响水位的测量（当前液位=水箱高度-测量值），初次使用本作品时要先设定好水箱高度。 3、显示部分 FYD12864-0402B是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。显示的参数分别有当前液位、液位上限、液位下限、水箱高度。 4、测量部分结构图 5、软件设计 系统核心单片机－AT89S52 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在线系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多