超声波测距系统设计(答辩稿)

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ＰＣ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。第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙容积Vc的影响进排气阀及流道阻力的影响吸气预热的影响二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理指示功率pi

：按示功图计算的功率理论功率Ps、PT：按理论循环计算的功率

Ps(PT)<pi轴功率P：压缩机轴的输入功率绝热指示效率等温指示效率机械效率总效率（绝热、等温）二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4.功率和效率三、多极压缩和中间冷却第一级工作循环o-a-b-n-o第二