基于单片机的液位测量系统

PAGE8基于单片机的液位测量系统摘要超声测距传感器广泛应用于机器人定位系统、城市交通管理和公路管理监控系统、河流、油井、仓库和料位检测等领域。因其性能优良、价格低廉、体积小、使用方便被普遍运用。超声波常用于液位仪、水准仪等测量距离，由于其不易受干扰，能量消耗慢，介质中的传输距离长。本系统的设计主要包括硬件电路和软件程序两部分。硬件电路除复位电路和LED控制电路外，主要包括单片机电路、发射电路、接收电路、显示电路和电源电路。本文采用基于AT89C51单片机的低成本、高精度、小型化数字显示超声液位仪硬件电路。整个电路采用模块化设计，由信号收发、电源、温度测量、显示等模块组成。关键词：AT89C51；超声波；液位测量仪

AbstractInairmedium,theultrasonicrangingsensorbecauseofitsexcellentperformance,theadvantagesoflowcost,smallvolume,iswidelyappliedintherobotpositioningsystem,vehicleautomaticnavigation,vehiclesafetydrivingassistantsystem,urbantrafficmanagementandroadmanagementmonitorsystemandriver,thewell,warehouseandmaterialleveldetectionandotherfields.Easytouse.Ultrasonicisoftenusedfordistancemeasurementsuchasrangefinder,level,etc.,becauseitisnoteasytobeinterferedwith,energyconsumptionisslow,thetransmissiondistanceinthemediumislong.Thedesignofthissystemincludeshardwarecircuitandsoftwareprogram.ApartfromresetcircuitandLEDcontrolcircuit,hardwarecircuitmainlyincludessingle-chipcircuit,transmittingcircuit,receivingcircuit,displaycircuitandpowersupplycircuit.Inthispaper,basedonAT89C51microcontrollerlowcost,highprecision,miniaturizationdigitaldisplayultrasonicrangefinderhardwarecircuit.Thewholecircuitadoptsmodulardesign,composedofsignaltransceiver,powersupply,temperaturemeasurement,displayandothermodules.Keywords:AT89C51;Ultrasound;Waterlevelgauge

目录摘要 IAbstract II第一章绪论 11.1研究背景 11.2研究意义 11.3国内外研究现状 1第二章超声波液位测量仪的原理及误差分析 32.1超声波液位测量仪的原理 32.2超声波液位测量仪误差分析 3第三章系统硬件设计 53.1发射电路设计 53.1.1发射电路设计方案 63.1.2发射电路常用方案 63.2接收电路设计 73.3单片机显示电路设计 83.3.1LCD显示部分 103.3.2报警部分 11第四章软件设计和测量结果分析 124.1系统软件设计 124.2外部中断子程序 154.3定时器中断子程序 154.4实现重要功能的程序分析 164.4.1实现温度读取功能 164.4.2实现根据温度转化声速 174.4.3实现距离计算 17结语 18致谢 19参考文献 20附录1系统整体图 21附录2源代码 22第一章绪论1.1研究背景超声检测技术是一种典型的基于电子学、材料科学、物理学等领域的非接触测量方法，应用广泛。液位测量仪表中的测量技术也发展很快，经历了由机械式向机电一体化再到自动化的发展过程。随着这两种技术的结合，特别是微处理器在液位测量系统中的应用，液位计的精度越来越高，正朝着智能化、集成化、小型化的方向发展。20世纪80年代以来，一些发达国家借助微电子、计算机、光纤、超声波、传感器等高科技研究成果，将各种新技术、新方法应用于坦克液位测量。电子式测量方法便是其中的重要成果之一。在电子式液位测量方法中，有许多新的测量原理，包括压电式、应变式、雷达式、超声波式、浮球式、电容式、磁致伸缩式、伺服式、混合式等二十多种测量技术。由于该方法测量精度高，可靠性强，持续时间长，安装维护简单，因而正在逐步取代旧的机械式液位测量方法。在众多用于液位测量的电子技术中，压电、超声波、应变、浮法和电容测量技术应用最为广泛，占总技术的60%以上。其中，超声波式测量技术的应用份额最大。1.2研究意义超声波液位测量有很多优点:它不仅能够定点和连续检测液位，而且能够方便地提供遥控或遥控所需的信号。与放射性技术相比，超声技术不需要防护。与目前的激光测量液位技术相比，超声方法比较简单而且价格较低。一般说来，超声波测位技术不需要有运动的部件，所以在安装和维护上有很大的优越性。特别是超声测位技术可以选用气体、液体或固体来作为传声媒质，因而有较大的适应性。所以在测量要求比较特殊，一般液位测量技术无法采用时，超声测位技术往往仍能适用。在未来，超声波的液位测量将有更大的用途，更大的应用范围。它不但可以帮助人们解决很多生活中的困难，还可以作为科学探测和研究的手段。特别是液位的测量，可以帮助确定液位的高度，以便于其他工作的顺利进行。1.3国内外研究现状近年来，随着超声技术研究的不断深入和其高精度、无损、非接触等优点，超声技术的应用越来越受到人们的重视。目前已广泛应用于机械制造、电子冶金、航海、航空航天、石油化工、交通运输等工业领域。此外，它在材料科学、医学、生物科学等领域也占有重要地位。超声液位技术是声学与仪器工程相结合的前沿技术学科。超声波液位技术已广泛有效地应用于移动机器人、车辆主动碰撞系统和交通流检测系统中。在测控系统中，需要一种测量精度高、抗干扰能力强的传感器，而超声传感器是超声液位系统的关键。董生林和董晓宁研制了一种气介超声传感器，用于圆板和薄膜的弯曲振动模式。详细阐述了空气介导超声传感器的理论基础，分析了T定位系统的设计及其参数估计。三井井、小泉纯一郎、小井秀彦提出了一种基于像散聚焦差分检测理论的新型超声传感器。在超声波液位中，测量精度是一个非常重要的问题。在1-10米范围内，丰满度的相对误差小于0.1%。葛万成等采用相关法确定超声波传播时间。利用适当选择的伪随机二值序列信号作为超声的传输信号，通过相关法消除或减小外界干扰信号的影响，提高测量精度。当采样周期为50us时，距离误差为8.smm；Figneroaj.f.，LamancuseJ.S.提出了一种新的定时方法。利用峰值延迟和相位延迟求和得到回波延迟的方法，通过不同的检测方法得到峰值延迟和相位延迟，通过峰值延迟和相位延迟求和得到回波传播时间。夏永勇等。受益于回波信号的传输特性。利用小波分析对回波信号进行处理，提出了一种基于小波包络原理的峰值检测方法。系统有效测量范围为2米，改进后的系统盲区为100毫米。在测试系统中，使用单片机不仅可以简化系统，还可以使用数字滤波、波形整形、误差补偿等软件。韩宝亮、孙伟阐述了液位原理和以单片机为核心的硬件组成。分析了不同反射镜对超声波液位的影响，分析了造成液位盲区的原因。系统在空气中的最大距离约为5米，超过一半时测量误差约为1%。

第二章超声波液位测量仪的原理及误差分析超声波发射器向某一方向发射超声波。同时，它开始计时。超声波在空气中传播。当它在途中遇到障碍物时，它会立即返回。当超声波接收器接收到反射波时，它立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离（s），即：s=340t/2。这就是所谓的时间差液位法。2.1超声波液位测量仪的原理液位的公式表示为：L=C×T式中L为被测距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为被测距离传播的时差（T为发射时间到接收时间的一半）。超声波具有定向发射容易、方向性好、强度控制容易、与被测物体无直接接触等优点，是一种理想的液体高度测量方法。在精密液位测量中，需要达到毫米级的测量精度，但目前国内超声液位专用集成电路仅为厘米级的测量精度。通过分析超声波液位测量仪误差产生的原因，将测量时间差提高到微秒级，并利用LM92温度传感器对声波传播速度进行补偿。设计的高精度超声波液位测量仪可以达到毫米级的测量精度。通过分析超声波液位测量仪误差产生的原因，将测量时间差提高到微秒级，并利用LM92温度传感器对声波传播速度进行补偿。设计的高精度超声波液位测量仪可以达到毫米级的测量精度。2.2超声波液位测量仪误差分析根据超声波液位测量仪公式L=C×T，可知液位的误差是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。（1）时间误差当要求液位误差小于1mm时，假设已知超声波速度C=344m/s（20℃室温），忽略声速的传播误差。液位误差s△t<（0.001/344）≈0.000002907s即2.907μs在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证液位误差小于1mm的误差。89C51单片机定时器采用12MHz晶体作为时钟基准，可方便地计数到1μs的精度，因此系统采用89C51定时器，保证时间误差在1mm测量范围内。（2）超声波传播速度误差已知超声波速度与温度的关系如下：式中：r—气体定压热容与定容热容的比值，对空气为1.40，R—气体普适常量，8.314kg·mol-1·K-1，M—气体分子量，空气为28.8×10-3kg·mol-1，T—绝对温度，273K+T℃。近似公式为：C=C0+0.607×T℃式中：C0为零度时的声波速度332m/s；T为实际温度（℃）。对于超声波液位测量仪精度要求达到1mm时，就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。例如当温度0℃时超声波速度是332m/s,30℃时是350m/s，温度变化引起的超声波速度变化为18m/s。若超声波在30℃的环境下以0℃的声速测量100m距离所引起的测量误差将达到5m，测量超声发生器可分为两类：一类是用电方法产生超声，另一类是用机械方法产生超声。电学模式包括压电模式和电学模式，机械模式包括卡尔顿笛子、液体哨子和空气哨子等，它们产生的超声波的频率、功率和谐波特性不同，其用途也不同。目前，压电式超声波传感器在短距离测量中得到了广泛的应用。

第3章系统硬件设计按照这个以超声波技术为依据的测距系统来看，它具体涵盖了发射以及接收、还有就是单片机接口以及显示报警等这一系列相关电路。不过基本上都是围绕单片机来展开策划的，而且全部集中在系统的超声的传送与其接收上，因为这是促进测量准确性跟分辨率都得到大幅度改善的一个重点所在。在此次设计中的超声波传感设备主要是借助于压电陶瓷传感设备，其工作电压为四十千赫的脉冲信号，在其前方测距线路的导入端就和单片机的P1.0端口相连接，当单片机开始施行相关程序时，先在P1.0端口位置导出一个四十千赫的脉冲信号，再经三级管T实施处理和放大，让超声波发射头UCM40T可以连续性发射两百微秒。另外，右、左两侧的测距线路所连接的导入端则依次跟P1.1、还有就是P1.2端口来进行相连，在运行原理方面也与前方测距是完全一样的。按照UCM40T来看，其实它最多可以呈现出几十毫伏的超声回波，甚至还会伴随着极大的噪声，所以在放大电路里面，我们需要将对信号的放大以及对相应噪声的处理给兼顾到。于是，在经过慎重考虑之后，决定借助于CX20106A集成电路来完成这两项任务。先是经由P2.7端口把它传递到MCU当中实施处理。然后再以动态扫描方式予以展现，最后是利用单片机编程，把已经掌握的时间数据变化为相应的距离信息，并分别展现在3个LED数码管上。3.1最小系统结合AT89C51来看，它本身具备非常高的性能，而且无需使用太多的功耗，针对Atmel企业所研发出来的非易失性、而且具备超高密度的这样一种储存器来进行充分利用，其中还携带了一个4K系统可编程Flash闪存，从整体构造上来看，实际上是之前芯片的一个升级版。除此之外，还给那些嵌入式控制体系的运用带来了极大便利。所以当前已经在很多领域里面得到了普及。而根据它的有关特点来看，达到了四十了引脚、以及三十二个可供外界进行使用的I/O口，除了自带两个外中断口之外，还具有两个16位可编程定时器，不过发挥重要作用的还是在于那两个全双工串行通信口。关键是这种单片机它既能够结合普通方式去实现相应的编程作业，同时还能够直接达到在线编程目的。甚至能够促进一般微处理器跟Flash存储器实现有机整合，尤其是那种能够不断进行擦写的Flash存储器，对于相关费用起到了很好的节省作用。为了满足不同用户的需求，AT89C51设计了多种封装形式以供用户进行选择，其封装形式主要有PDIP、PQFP、TQFP以及PLCC等，用户可以根据制版的需要选用合适的封装形式。在设计中为了方便制作电路板，选择PDIP的封装形式。AT89C51有40个插脚，可分为三类：电源和时钟插脚、编程控制插脚和I/O插脚。下面是对这三种类型的管脚的简要描述。从AT89C51的时钟电路来看，它具有两个端口XTAL1跟XTAL2，而且依次代表着相应放大器的输入跟输出。往往被当做是片内振荡器来进行使用，既能够兼容石晶振荡，同时也不会跟陶瓷振荡之间产生任何的排斥。假设我们决定针对外部时钟源驱动设备来进行运用，那么这个时候是可以直接断开XTAL2的。主要原因是：1个机器周期它本身就包括12个振荡周期存在着，要是被运用的振荡器已经可以达到12兆赫的频率，那么则说明其振荡周期实际上就是1/12us，最终得出一微秒其实就是代表着1个机器周期。而关于具体时钟线路这个方面的详细情况则可以查看下图3-1里面所反映出来的。图3-1单片机晶振电路因为本次设计里面仅仅是对RST进行了运用，所以就专门围绕它开展开叙述。它代表的是复位输出。只要晶体振荡器开始进行工作，那么此时的RST引脚就会连着进行两个机器周期的运行，然后利用其高电平来针对微控制器实施复位操作。而且在看门狗定时器停止运行之后，此时的RST引脚就会变为高电平状态，并针对九十六个晶体振荡器来实施输出操作。详细情况可以查看下图3-2里面所反映出来的。图3-2单片机复位引脚电路由图3-2可知，当开关按钮按下时，RST引脚经过电阻R7连接到系统+5V的电源，只要该时间维持在2个机器周期以上，那么单片机就实现了复位的操作。3.2HC-RS04超声波测距电路利用超声脉冲回波渡越时间法实现超声测距。传感器到目标物体的距离d可按下式计算：d=ct/2。其系统框图如图5.3所示。定时器控制定时器控制计算传输调制40k振荡超声波发射计时增益放大超声波接收障碍物图3-3系统框图基本原理：经发射器发射出长约6mm，频率为40khz的超声波信号。此信号被物体反射回来由接收头接收，接收头实质上是一种压电效应的换能器。它接收到信号后产生mV级的微弱电压信号。图3-4测距电路3.3LCD显示带路LCD1602液晶显示器是工业字符型液晶，能够同时显示16×02即32个字符。是一种专门显示字母、数据、符号等的点阵型液晶。每个点阵都可以显示一个字符。实物如图3-5。图3-5LCD16023.3.1引脚定义LCD1602具有16个引脚。引脚示例如图3-6。各引脚功能见表3-1。图3-6LCD1602引脚示例表3-1引脚功能表序号名称描述1GND接地2VCC接+5V3VL液晶显示器对比度调整端4RS寄存器选择端5RW读写控制端6EN使能端7-14D0-D7双向数据端15BL+背灯电源正极16BL-背灯电源负极3.3.2指令介绍LCD1602液晶显示器内部共有11条指令。各指令定义及功能见表3-2。表3-2LCD1602指令表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容3.3.3显示自定义字符显示自定义字符步骤如下：（1）先将自定义字符写入CGRAM。LCD160内含的CGROM字符代码表中的00H~07H地址中的内容没有定义，它是用户自定义区域。用户可以向CGRAM中定义内容。在设定内容时，要逐行设定，每行对应一个CGRAM，每行5点，共8行。（2）将CGRAM中的自定义字符传送到DDRAM中。首先写入行地址。格式见表3-3。然后设定CGRAM数据的内容。见表3-4。表3-3行地址格式RSR/WDB7DB6DB5-DB3DB2-DB00001字符地址行号表3.4设定CGRAM中的数据格式RSR/WDB7-DB5DB4-DB010一般取‘000’每行5点的字模数据图3-7为LCD1602的内部RAM显示缓冲区地址的映射图：图3-7LCD1602内部地址映射图00~0F、40~4F地址分别对应的是LCD1602液晶屏的上下两行中的每个字符，只要将要写入显示的字符的ASCII码值写到对应的RAM地址上，就可以通过显示屏显示出来。显示电路如图3-8所示。图3-8显示电路3.4报警部分这个板块中需要用到1个蜂鸣器，便于让P1.2针对有关频率信号予以导出，不过当正式跟蜂鸣器进行衔接时，还需要依靠三极管9012来实现特定的放大效果。详细情况可以查看下图3-7里面所反映出来的。图3-7报警电路3.5温度补偿电路在这个电路里面，会有热敏元件来发挥重要作用。虽说现在市场中先后有大量不同类型的热敏元件被推出，比方说双金属片以及热电偶、还有就是半导体热敏电阻等这些，不过使用更加普遍的当属半导体热敏电阻，因为它既没有太大的体积，也可以实现相对不错的灵敏性跟准确性，甚至在价钱上还很低，所以深得各个行业的青睐。关于对温度传感器的设计，一般是针对数字式来进行充分利用，方便实施温度测查。根据该系统来看，主要选用的是DS18B20。一般来说，每一个温度传感器，在相应的片序列号上，都是最为特别的，也就是说，通过一个数据线的连接，就可以在不一样的地方使用。除了对建筑物实施探测之外，还包括有电热水器，以及其他相关仪器的温度检测等这些方面，均可以得到良好的应用。重点是它既无需耗费过多的功率，又能够达到高性能，并且还具备非常不错的抗扰能力。详细情况可以查看下图3-8里面所反映出来的。1KΩ图3-8DS18B20引脚图除此之外，这款温度传感器还存在如下几个特点：第一，能够借助数据线来提供相应的电能，并将其电压控制在三伏特到五点五伏特之间。第二，能够实现零下五十五摄氏度到零上一百二十五摄氏度的测温范围。第三，位于零下是摄氏度到零上八十五摄氏之间度时能够实现更加精准的测量值。第四，在确定温度计的分辨率这一点上，能够在九到十二位之间进行挑选。第五，当它处于待机状态时，不会消耗任何的功率。第六，其分辨率甚至可以达到0.0625℃，另外的温度则控制在零下五十五摄氏度到零上一百二十五摄氏度之间。第七，在其外部硬件电路方面没有那么复杂，并且适用于三伏特到五点五伏特这个区间内的电压。第八，存在负电压特点，就算是将电源给接错了，其中的温度计也不会受到任何损坏，只是无法进行正常工作而已。详细情况可以查看下图3-9里面所反映出来的。图3-9温度补偿应用电路3.6按键电路单片机键盘有两种键盘：独立键盘和矩阵键盘。独立键盘的每个I/O端口只接收一个键，键盘的另一端连接电源或接地（一般接地）。此连接过程简单，系统更稳定。矩阵键盘的连接过程比较复杂，但占用的I/O较少，根据本设计的需要，这里选择了独立的键盘连接。独立键盘的实现方法是利用I/O口读卡器的电平判断按键是否按下。将按钮的一端接地，并用I/O端口连接另一端。在程序开始时，I/O端口将被置于一个较高的水平，并且I/O端口将在平时按下无钥匙按钮时保护较高的水平。当按下键时，I/O端口和接地之间的短路迫使I/O端口变低。当释放钥匙时，单片机内部的上拉电阻将I/O端口保持在较高的水平。我们要做的就是在程序中查找这个I/O端口的级别，看看是否有一个关键操作。在用单片机处理键盘时，涉及到一个重要的过程，即键盘的去抖动。这里提到的抖动是机械抖动。不按键盘时，键盘水平在关键区域不稳定是一种正常现象。当我们按下键盘时，我们的注意力是无法避免的。这种抖动通常在10到200毫秒之间，这种不稳定水平的抖动时间对人们来说太快了，但对于时钟为微秒的微控制器来说却很慢。硬件去抖动是利用电路的一部分来处理抖动部分。软件去抖动不是为了消除抖动，而是为了避免抖动的一部分时间，等待键盘稳定后再进行处理。所以选择软件去抖动。实现方法是找到键立即延迟10-200毫秒，以避免低电平时出现抖动（经典值为20毫秒），并在延迟后重新读取I/O端口的值。如果此时间值在低电平下小于10-200毫秒，则视为干扰信号。当读取值为0时，表示有按键，调用相应的处理程序。硬件电路如图3-10所示。图3-10按键电路图

第4章软件设计4.1系统软件设计系统程序结构：从该系统的程序构造来看，基本上就是涵盖了如下这些内容：按照温度传感器板块来看，它包括了初始化、还有就是对相关命令的写入跟读取等这些程序。按照以YB1602为主要依据的显示板块来看，它则包括了初始化、还有就是对相关命令的写入跟显示等这些程序。在温度补偿跟测距这方面，包括了对超声波的接受以及发射、还有就是温度补偿等这些程序。从最后的编程作业来看，是针对C语言来进行运用的，因为对于汇编来说，这种C语言显然具备更大优点。同时也结合功能完善的KeilVersion2来针对有关程序实施编译操作。关于上列所有程序的详细情况均可以查看下图4-1里面所反映出来的。图4-1系统软件方框图系统主程序：在完成对主程序的设计时，是遵循以下要求来进行的：最高呈现2位数的温度值以及4位数的距离值，并用毫米单位来对实际距离进行表示。每过九百毫秒的时间就针对温度进行1次测量，因为DS18B20可以实现七百五十毫秒的转换周期，所以将九百毫秒作为标准是可行的；同时保证超声波是每过六十毫秒的时间就会完成1次发射操作。把测量启动键设置成S；针对单片机本身自带的时钟进行使用。无需针对看门狗功能针对进行利用。当超声波被传递出去之后，需要等一会在实施检测，以防止影响到直达信号。故而该系统最小是可以112毫米左右的测量范围。4.2外部中断子程序按照这个测距系统来看，它是会先把1个40千赫兹的脉冲信号给传递出去，只要被阻挡物反弹回来，就会有特定的外部中断信号直接出现于接收检测电路当中，然后再把它往单片机里面传递过去。不过需要注意的是，只要一有外部中断信号形成，那么第一步应该是保护好现场，以防止被其他因素所干扰，之后再利用中断服务程序里面已存储下来的计数值去正式处理这一数据，从而把实际距离值给计算出来，并以十进制形式进行呈现，再通过P2口来进行导出。RECEIVE：PUSHPSW；中断现场保护PUSHACLREXO；关闭外部中断INTOMOVR0，TL0；读取时间MOVR1，TH0LCALLMULD；调用乘法子程序计算机距离LCALLADJ；调用十进制调整子程序LCALLDISPSETBEX0；打开外部中断INT0POPAPOPPSWRETI4.3定时器中断子程序关于该程序的详细情况可以查看下图4-2里面所反映出来的。虽说这里用到的单片机它自带有1个16位的定时器，可是最大也只可以实现65536微秒的定时时间，一旦存在很远的测量距离，那么就会导致定时器溢出，所以要想保证单片机的顺利运行，我们应该把溢出中断问题给妥善处理好。另外，因为电路测距最大是五米，所以要是在五米之外的话就无法让回波有任何感应，也就是说必须得利用外部中断信号才可以把定时器给关掉。图4-2定时中断子程序流程4.4实现重要功能的程序分析4.4.1实现温度读取功能uintRead_Temperature（void） //读取温度，返回整数值{uintc; reset（）； //复位18b20芯片 tu=0； //先置位温度正负标示为正if（r）{ write（0xCC）； //跳过多传感器识别skiorom write（0xBE）； //发读内部9字节内容指令 c=read（）； //读两个字 reset（）； //读完两个字节后复位 write（0xCC）； //跳过多传感器识别skiorom write（0x44）； //发启动温度变换指令if（c>0x1000）{c=c+1；tu=1；} //若温度小于0，tu=1 c>>=4； //去掉低四位即为整数温度值，无需*0.0625 returnc; }else{returnr;} //返回0XFF表示未检测到18B20芯片}4.4.2实现根据温度转化声速intC_speed（void）//根据温度查算声速值{uchary;y=Read_Temperature（）； //采温度if（r）{ //若温度有变化则按温度值取声速 { T_C=y; //温度值＝变化后的温度值 if（tu==0）speed=332+T_C*0.607；//温度为正则+声速 elsespeed=332-T_C*0.607；//温度为负则-声速 } }elsespeed=346.5； //若1820不存在即无法读取温度，声速＝346.5M/S（取25度）returnspeed;}4.4.3实现距离计算floatDis_count（） //距离计算函数{ floatcm; cm=TH1*256+TL1； cm-=7610； //减去限制10M的初值+可调误差值 cm*=speed; //计算距离uS*34650m cm/=20000； //转换为s单程 returncm;}

第5章系统仿真测试5.1硬件电路测试基本电路板检查：根据前面的研究完成各个电路模块的原理设计并生成PCB图，制作电路板，进行实验调试。（1）先用万用表复核目测中认为可疑的连接或是接点，检查它们的通短状态是否与设计规定相符。再检查各种电源线与地线之间是否有短路现象，如有再仔细检查出并排除。短路现象一定要在器件安装及加电前检查出。（2）电路接通电源后，用手摸一下芯片是否发热，如果发热，立即关掉电源，稍后再进行再次检测；如果没有发热，再测试芯片的VCC端电压是否达到设计要求，接地端是否都接地。系统仿真图如图5-1所示。图5-1仿真图5.2软件调试当硬件制作完成后，软件制作也是不可轻视的部分，是实现电路的功能的关键部分，通过本次毕业设计，总结经验如下：（1）先进行人工检查。写好程序后，不要立刻烧入单片机，先对纸面上的程序进行人工检查。由于采用C语言编程，所以要特别小心地检查语法错误，如括号不配对，漏写分号等，通过仔细的检查，发现并排除这些错误。（2）人工检查无误后，上机调试。在编译时给出的语法错误的信息，根据提示的信息具体找出程序中错误之处并改正，从上至下逐一改正。应当注意的是：有的提示出错行并不是真正出错的行，如果在提示出错的行上找不到错误的话，则应该到上行再找。（3）当确认程序中没有语法和逻辑错误时，通过直接下载到MCU来调试程序。采用自下而上的调试方法，即对每个模块分别进行调整，然后连接成一个完整的系统调试。（4）程序烧入单片机后，观察各个部件的工作是否正常，功能是否实现。如不能正常工作，则继续检查程序中的相应模块，必要时从上到下重新检查程序。

结语本设计以AT89C51为核心，借助模拟数字电气技术与单片机技术的结合，解决了超声波液位测量仪中的一些难题。超声波能量转换集成电路作为超声波的接收电路，使用灵活。在论述超声波液位测量仪原理、硬件电路实现和软件设计方法的基础上，完成了超声波液位测量仪的设计要求。利用单片机的操作控制功能和超声波的特点，设计了一种简单的液位系统。随着科学技术的飞速发展，超声波的应用将越来越广泛。然而，就目前的技术水平而言，人们可以使用的超声波技术仍然非常有限。因此，这是一个蓬勃发展、前景无限的技术和产业领域。从选题、方案论证到具体设计，我查阅了大量的资料。对于一些困难的问题，我得到了老师和同学的帮助。在三年的专业学习和生活中，我一直感受到导师的细心指导和无私关怀，受益匪浅。在此，我谨对各位老师表示深切的感谢和崇高的敬意。

致谢本论文是在导师的谆谆教诲和指导下完成的，从选题、构思到定稿无不渗透着导师的心血和汗水；导师渊博的知识和严谨的学风使我受益终身，在此表示深深的敬意和感谢。这次写论文的经历也会使我终身受益，我感受到，做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程。没有认真学习和钻研，自己就不可能有研究的能力，就不可能有自己的研究，就不会有所收获和突破。希望这个经历，在今后的学习和生活中能够继续激励我前进。另外，还要特别感谢我的家人，他们时刻关心我，给我提供了学习的机会，时时刻刻为我鼓劲、为我加油，进而促使我不断成长和进步。同时，也要感谢寝室的室友以及所有关心我的朋友，感谢他们陪伴我走过了很多美好的时光，在我遇到困难时他们关心我、帮助我。在完成毕业论文的过程中，很多朋友都给了我无私的帮助和支持，在此表示由衷的谢意！最后，因本人水平有限，论文肯定还有不少不足之处，恳请各位老师批评指正，我希望可以有机会继续去完善，我将不断努力继续充实自己。

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