基于單片機的超聲波液位測控系統(tǒng)設(shè)計

畢業(yè)論文（設(shè)計）基于單片機的超超聲波液位測測控系統(tǒng)設(shè)計計摘要本設(shè)計從現(xiàn)代化化計算機控制制技術(shù)入手，利利用單片機的的強大智能功功能，通過完完整的軟件與與硬件的結(jié)合合，闡述了一一種先進液位位測量系統(tǒng)。根據(jù)超聲波傳感感器的特點，設(shè)設(shè)計出一套適適合實驗室條條件下的液位位測量設(shè)備，主主要通過單片片機、超聲波波傳感器測量量鍋爐液位。本次設(shè)計選選擇的電器設(shè)設(shè)備有單片機機、超聲波傳傳感器，D/A轉(zhuǎn)換器等，設(shè)設(shè)計硬件控制制流程圖、控控制電路圖以以及軟件中的的主程序流程程圖。通過系系統(tǒng)模擬實驗驗表明：該系系統(tǒng)設(shè)計合理理，自動化程程度高，實驗驗過程時間短短，工作穩(wěn)定定可靠，基本本滿足了設(shè)計計的相關(guān)要求求。關(guān)鍵詞：液位測測量；單片機機；超聲波傳傳感器ABSTRATTThisdeesignobtaiinsfrromthhemoddernizzationncompputercontrrolteechnollogy,usinggmonoolithiicinttegrattedciircuitt'sfoormidaableiintellligenttfuncction,,throoughtthecoomplettesofftwareeandhardwware'ssunioon,ellaboraatedoonekiindoffadvaancedfluiddposiitionmeasuuremenntsysstem.Accordiingtooultrrasoniicsennsor'sscharracterristicc,dessignsasetttossuituunderthellaboraatorycondiitiontheffluidposittionmmeasurrementtequiipmentt,maiinlytthrougghmonnolithhicinntegraatedccircuiit,ulltrasoonicssensorrsurvveybooilerfluiddposiition..Thissdesiignchhoice''seleectriccappllianceeequiipmentthasthemmonoliithicinteggrateddcirccuit,theuultrassonicsensoor,thheD/AAswittchanndsoon,ddesignnsinthehhardwaarecoontrollflowwcharrt,thheconntrolcircuuitdiiagrammaswwellaassofftwaree'smaasterroutiinefllowchhart.Indiccatedthrouughthhesysstemssimulaationexperrimentt:Thiissysstemddesignnisrreasonnable,,theautommaticiityisshighh,theeexpeerimenntproocesstimeisshhort,workstabllerelliablee,hasssatiisfieddthedesiggnrellatedrequeestbaasicallly.Keyworrds:Fluiddposiitionsurveey;Moonolitthiciintegrratedcircuuit;UUltrassonicsensoor目錄HYPERLINK\l"_Toc193196887"引言1HYPERLINK\l"_Toc193196891"1超聲波測距距原理2HYPERLINK\l"_Toc193196892"1.1超聲波22HYPERLINK\l"_Toc193196893"1.2超聲波傳傳感器3HYPERLINK\l"_Toc193196894"1.3超聲波傳傳感器的結(jié)構(gòu)構(gòu)和發(fā)射原理理4HYPERLINK\l"_Toc193196895"1.4超聲波傳傳感器的選擇擇4HYPERLINK\l"_Toc193196896"2超聲波測量量系統(tǒng)的硬件件設(shè)計4HYPERLINK\l"_Toc193196897"2.1單片機的的選用及簡介介5HYPERLINK\l"_Toc193196898"2.2超聲波液液位檢測電路路6HYPERLINK\l"_Toc193196899"2.3液位控制制電路8HYPERLINK\l"_Toc193196900"2.4鍵盤9HYPERLINK\l"_Toc193196901"2.5顯示電路路9HYPERLINK\l"_Toc193196902"3系統(tǒng)軟件設(shè)設(shè)計11HYPERLINK\l"_Toc193196903"3.1主程序流流程圖11HYPERLINK\l"_Toc193196904"3.2超聲波測測距的相關(guān)程程序12HYPERLINK\l"_Toc193196907"4系統(tǒng)調(diào)試與與結(jié)論14HYPERLINK\l"_Toc193196908"參考文獻15HYPERLINK\l"_Toc193196909"謝辭161引言1.1概述傳統(tǒng)的液位控制制絕大多數(shù)是是人工控制，造造成了人力資資源的浪費，同同時安全性可可靠性都不高高。現(xiàn)代工業(yè)業(yè)生產(chǎn)正處于于一個由勞動動密集型、設(shè)設(shè)備密集型向向知識密集型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的過程。在在這一過程中中，智能控制制無疑起至關(guān)關(guān)重要的作用用。本課題主要對鍋爐液位進行檢測測與控制，而而鍋爐是一個個典型的大慣慣性、大滯后后、具有多個個參變量的過過程控制系統(tǒng)統(tǒng)。1.2液位控制制研究現(xiàn)狀液位控制問題是是工業(yè)過程中中的一類常見見問題，例如如在飲料、溶溶液過濾、化化工生產(chǎn)等多多種行業(yè)的生生產(chǎn)加工過程程中都需要對對液位進行適適當(dāng)?shù)目刂?，在在實際生產(chǎn)中中，通常采用用系統(tǒng)辨識的的方法，對復(fù)復(fù)雜系統(tǒng)進行行建模，以建建立一個簡化化的數(shù)學(xué)模型型。然而對于于一些控制精精度較高的場場合，則需要要建立較精確確的數(shù)學(xué)模型型，一提高控控制精度。生產(chǎn)過程自動控控制（簡稱過過程控制）是是自動控制技技術(shù)在石油、化化工，電力，冶冶金，機械。輕輕工，紡織等等生產(chǎn)過程的的具體應(yīng)用，是是自動化技術(shù)術(shù)的重要組成成部分。進入入21世紀，隨著著自動化技術(shù)術(shù)，計算機技技術(shù)，通信技技術(shù)的迅速發(fā)發(fā)展，過程控控制發(fā)生了深深刻的變革，正正在向著數(shù)字字化，網(wǎng)絡(luò)化化和綜合自動動化方向發(fā)展展，在實現(xiàn)各各種最優(yōu)控制制和經(jīng)濟指標(biāo)標(biāo)，保證生產(chǎn)產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)產(chǎn)量，提高經(jīng)經(jīng)濟效益和勞勞動生產(chǎn)率，節(jié)節(jié)約能源，改改善勞動條件件，保證生產(chǎn)產(chǎn)安全，保護護環(huán)境等方面面發(fā)揮著越來來越巨大的作作用。目前，世世界各工業(yè)發(fā)發(fā)達國家，正正集中全力進進行工廠綜合合自動化技術(shù)術(shù)的研究。在在我國以最大大的社會效益益和經(jīng)濟效益益為目標(biāo)，研研究和開發(fā)綜綜合自動化技技術(shù)是國民經(jīng)經(jīng)濟發(fā)展的需需要，是參加加國際市場劇劇烈競爭的需需要。在世紀紀交替之際，新新技術(shù)的研究究和開發(fā)將大大大推動工業(yè)業(yè)過程自動化化的發(fā)展，并并帶來巨大的的社會效益和和經(jīng)濟效益。1.3過程控制制與單片機的的發(fā)展過程控制經(jīng)歷了了以下幾個發(fā)發(fā)展過程：19世紀40年年代前后(手工階段)：手工操作作狀態(tài)，憑經(jīng)經(jīng)驗人工控制制生產(chǎn)過程，勞勞動生產(chǎn)率很很低。19世紀50年年代前后(儀表化與局局部自動化階階段)：過程控制發(fā)發(fā)展的第一個個階段，一些些工廠企業(yè)實實現(xiàn)了儀表化化和局部自動動化。19世紀60年年代(綜合自動化化階段)：過程控制制發(fā)展的第二二個階段，工工廠企業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)車或大型裝裝置的集中控控制。19世紀70年年代以來(全盤自動化化階段)：發(fā)展到現(xiàn)現(xiàn)代過程控制制的新階段，這這是過程控制制發(fā)展的第三三個階段。集散控制系統(tǒng)((DCS)是是集計算機技技術(shù)、控制技技術(shù)、通信技技術(shù)和圖形顯顯示技術(shù)為一一體的裝置。系系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上上是分散的((生產(chǎn)過程是是分散系統(tǒng)))，但過程控控制的監(jiān)視、管管理是集中的的,將計算機分分布到車間或或裝置。使系系統(tǒng)的危險分分散，提高了了系統(tǒng)的可靠靠性，能方便便靈活地實現(xiàn)現(xiàn)各種新型的的控制規(guī)律與與算法，實現(xiàn)現(xiàn)最佳管理。本課題采用單片片機作為微處處理器具體色色機控制器，目前我國在單片機的測控裝置研究、生產(chǎn)、應(yīng)用中，取得了很大的成績，總結(jié)了很多經(jīng)驗。但在這個行業(yè)，仍處于發(fā)展期。經(jīng)調(diào)查，北京、天津的高校、科研所在這方面開展的工作更看重的是理論、算法、研究出來的成果是論文的成果較多，在生產(chǎn)實際應(yīng)用的較少；在上海，新型單片機測控裝置于系統(tǒng)的研究、生產(chǎn)基礎(chǔ)比較雄厚，在生產(chǎn)中需要新型測控裝置與系統(tǒng)，也就努力研究、開發(fā)。因此，上海的工程技術(shù)和科研人員需要的是應(yīng)用技術(shù)，更看重的是生產(chǎn)實際應(yīng)用，對研究理論、算法、成果是論文的較少；深圳在研制新型測控裝置與系統(tǒng)領(lǐng)域也比較有成績，盡管與其它國家開發(fā)者相比較尚有距離，但是，深圳的高校、科研所的最大特點就是實際，與生產(chǎn)實際應(yīng)用項目無關(guān)的問題基本上不去考慮，這里的工程技術(shù)和測控人員關(guān)心的不是理論、不是算法、不是論文，而考慮，是用什么材料、測控什么物理量、優(yōu)點是什么、與機器設(shè)備的通訊接口等等。一些發(fā)達國家在在單片機新型型測控裝置與與系統(tǒng)研究、制制造、應(yīng)用上上，已積累了了經(jīng)驗，奠定定了基礎(chǔ)，進進入了國際市市場。我國在在新型測控裝裝置與系統(tǒng)研研究、制造、應(yīng)應(yīng)用和經(jīng)驗上上，有一定的的基礎(chǔ)，與其其它發(fā)達國家家相比還存在在距離。但是是，我國的科科研人員能夠夠克服很多的的困難，有望望在相關(guān)領(lǐng)域域能夠趕上甚至超過過發(fā)達國家的的技術(shù)水平，這這是趨勢。1.4課題的提提出及意義目前在工控領(lǐng)域域內(nèi)流行很多多種控制系統(tǒng)統(tǒng)，它們有各各自的優(yōu)點和和不足，適用用范圍也不同同，先做一比比較：基于可編程控制制器（PLC）控制方案案。PLC是一種專門門為了在工業(yè)業(yè)環(huán)境下運用用而設(shè)計的數(shù)數(shù)字運算操作作的電子系統(tǒng)統(tǒng)。是用越烈烈的環(huán)境，但但是由于其原原設(shè)計定位就就是以處理開開關(guān)量為主的的順序控制的的自動化產(chǎn)品品，在其工作作過程中只有有順序執(zhí)行而而沒有工作周周期的概念，因因此，低于有有大量復(fù)雜控控制回路和人人機聯(lián)系較高高的生產(chǎn)過程程，用PLC來控制時不不適合的。以以單片機為控控制核心的智智能控制系統(tǒng)統(tǒng)有低功耗，更更寬的工作電電壓范圍，高高性能化，混混合信號集成成化，串行擴擴展技術(shù)，小小體積，低價價格，ISP及基于ISP開發(fā)環(huán)境等等優(yōu)點。液位是工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中最常見和和最基本的工工藝參數(shù)，因因此完成上述述主要功能需需要比較全面面地設(shè)計出超超聲波液位控控制系統(tǒng)地方方案。該系統(tǒng)統(tǒng)主要以8051單片機位控控制核心，檢檢測到地數(shù)據(jù)據(jù)經(jīng)8051單片機處理理后，傳至44位數(shù)碼管顯顯示模塊顯示示。1超聲波測距原原理1.1超聲波超聲（超音波學(xué)學(xué)）的定義：：聲音是與人人類生活緊密密相聯(lián)的一種種自然現(xiàn)象。當(dāng)當(dāng)聲的頻率高高到超過人耳耳聽覺的頻率率極限時，人人們就覺察不不出聲的存在在，因而稱這這種高頻率的的聲為“超”聲。超聲波通通常指1秒內(nèi)振動20000次以上的高高頻聲波。超聲波具有以下下四個基本特特性：束射特特性，吸收特性，高功率，聲壓作用。上述四個基基本特性使超超聲波在媒體體中導(dǎo)致如下下五種效應(yīng)：：力學(xué)效應(yīng)、熱熱學(xué)效應(yīng)、光光學(xué)效應(yīng)、電電學(xué)效應(yīng)和化化學(xué)效應(yīng)。超聲波的特點是是它能在各種種媒質(zhì)中傳播播；波長短，因因而分辨率很很好；聲束尖尖銳，聲能集集中；在不同同物質(zhì)界面上上會有反射、折折射、散射等等現(xiàn)象；可獲獲得較高聲強強。利用聲在在媒質(zhì)中的聲聲速、衰減、共共振、反射等等現(xiàn)象可測量量物質(zhì)的成分分、比重、厚厚度等。超聲聲波測距就是是利用超聲波波脈沖反射回回波法實現(xiàn)的的。超聲波在空氣中中的傳播速度度為340米/秒，因此，如如果能測出超超聲波在空氣氣中傳播時間間，就能算出出其傳播的距距離。超聲波波測距就是通通過測定超聲聲波傳播的時時間間隔來測測出聲波傳送送的距離，這這就是所謂的的時間差測距距法。超聲波波測距方法有有如下兩種：：（1）直接式超超聲波測距方方法：直接式超聲波測測距方法的原原理是，測量量發(fā)送器發(fā)射射超聲波到接接收器并接收收到超聲波的的時間t，已知超聲聲波在空氣中中的傳播速度度V,則超聲波波發(fā)送器到對對象物的距離離為：S=Vt（2）反射式超超聲波測距方方法：反射式超聲波測測距方法的原原理是，發(fā)送送器向某一方方向發(fā)射超聲聲波，在發(fā)射射時刻的同時時開始計時，超超聲波在空氣氣中傳播途中中遇到對象物物就立即返回回來，接收器器接收到反射射波就立即停停止計時，這這時計時器就就計下了超聲聲波從發(fā)射到到對象物間的的來回傳播時時間t，從而發(fā)送送器到對象物物的距離可用用下式計算出出來：S=Vt/21.2超聲波傳傳感器在超聲波測距系系統(tǒng)中利用超超聲波傳感器器產(chǎn)生和接收收超聲波，利利用超聲波的的特性進行數(shù)數(shù)據(jù)測量。利用超聲波波感知或檢測測物體，有非非破壞性、遙遙控性、實時時性、可穿透透性等優(yōu)點，在在許多方面體體現(xiàn)了獨到之之處。很早以以前，人們便便掌握了超聲聲波探傷與聲聲納的技術(shù)。近近年來，超聲聲波的波長范范圍己達Lmm級，頻率己己擴大到GHHz領(lǐng)域，分分辨率達Piin量級的超超聲波顯微鏡鏡已實用化。在在這種頻率范范圍，超聲波波敏感元件成成為薄膜狀，與與傳統(tǒng)的形狀狀大相徑庭，它它的進步將對對電子學(xué)的發(fā)發(fā)展起重要作作用。人們?yōu)闉檠芯亢蛻?yīng)用用超聲波，己己發(fā)明設(shè)計并并制成了許多多類型的超聲聲波發(fā)生器::機械方式和和電氣方式產(chǎn)產(chǎn)生超聲波發(fā)發(fā)生器。實質(zhì)質(zhì)上，超聲波波發(fā)生器即是是超聲波換能能器，它將其其它形式的能能量轉(zhuǎn)換成超超聲波的能量量(發(fā)射換能器器來完成)和使超聲波波的能量轉(zhuǎn)換換成其它易于于檢測的能量量(接收換能器器來完成)。一般是用用電能和超聲聲能量相互轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。電氣方方式類型包括括:壓電型、磁磁致伸縮型和和電動型等，機機械方式有：：氣流旋笛、液液哨、加爾統(tǒng)統(tǒng)笛等。各種種類型的超聲聲波發(fā)生器產(chǎn)產(chǎn)生的超聲波波的功率、頻頻率和聲波特特性都不相同同。目前使用用較多的是電電氣類中的壓壓電型超聲波波發(fā)生器。而而壓電材料有有單晶體的、多多晶體復(fù)合的的，如石英單單晶體，欽酸酸鋇壓電陶瓷瓷、錯欽酸鉛鉛壓電陶瓷復(fù)復(fù)合晶體((PZT-44,PZTT-5)等。1.3超聲波傳傳感器的結(jié)構(gòu)構(gòu)和發(fā)射原理理將兩個壓電元件件（或一個壓壓電元件和一一個金屬板）粘粘合在一起，稱稱為雙壓電晶晶片（由一個個壓電元件構(gòu)構(gòu)成的稱為單單壓電晶片）壓壓電式超聲波波發(fā)生器實際際上是利用壓壓電晶體的諧諧振來工作的的。它有兩個個壓電晶片和和一個共振板板。當(dāng)它的兩兩極外加脈沖沖信號，其頻頻率等于壓電電晶片的固有有振蕩頻率時時，壓電晶片片將會發(fā)生共共振，并帶動動共振板振動動，便產(chǎn)生超超聲波。反之之，如果兩電電極間未外加加電壓，當(dāng)共共振板接收到到超聲波時，將將壓迫壓電晶晶片作振動，將將機械能轉(zhuǎn)換換為電信號，這這時它就成為為超聲波接收收器了。超聲波傳感器可可以視為一個個電感、電容容和電阻串聯(lián)聯(lián)的（共振）電電路其電抗特特性是左側(cè)右右側(cè)呈電容性性，中間部分分呈電感性。這這種特性只有有在高Q值的晶體振振子活著陶瓷瓷振子中可以以看到。利用用這一特性構(gòu)構(gòu)成了超聲波波傳感器特有有的電路。超聲波傳感器由由兩個共振頻頻率，低頻的的共振頻率ft叫做串聯(lián)共共振頻率，在在電阻(R)，電感(L)和電容(C1)的串聯(lián)聯(lián)電路中振蕩蕩。這時的傳傳感器阻抗最最低；而在高高頻處的共振振頻率fa為逆共振頻頻率，在電阻阻(R)，電容(C1)和電容(C2)的串聯(lián)聯(lián)電路中震蕩蕩。發(fā)送超聲波在串串聯(lián)共振頻率率處具有最高高靈敏度，接接收超聲波在在串聯(lián)逆共振振頻率處具有有最高靈敏度度，而且由于于超聲波傳感感器具有共振振特性，即使使將方波輸入入到發(fā)送傳感感器，接收傳傳感器的輸出出也是正弦波波。1.4超聲波傳傳感器的選擇擇市場上的超聲波波傳感器大致致可以分為通通用型，寬頻頻帶型，封閉閉型，高頻型型幾類，他們們各有優(yōu)缺點點，也就各有有用途。通用用型頻帶窄，但但靈敏度高，抗抗干擾性強，在在多通道，且且通道間頻率率較近的應(yīng)用用中最好使用用它；寬頻帶帶型能在工作作頻帶內(nèi)有兩兩個共振點，因因而加寬了頻頻帶，它兼做做發(fā)送和接收收傳感器；封封閉型適用于于室外環(huán)境，有有較好的奈風(fēng)風(fēng)雨特性，用用于汽車后的的監(jiān)測等裝置置上；高頻型型的中心頻率率可以達到200KHHz，方向性強強，可以進行行高分辨率的的測量。本次設(shè)計用了通通用型TL851和TL852來發(fā)送和接接收超聲波。2超聲波測控系系統(tǒng)的硬件設(shè)設(shè)計控制原理為：液液位控制系統(tǒng)統(tǒng)的控制目的的是容器內(nèi)液液位保持恒定定，假如管道道中的壓力是是恒定的，管管道閥門的開開度對應(yīng)一定定的液體流量量，這時為了了保持液位恒恒定，只須測測量實際液位位，并與液位位設(shè)定值進行行比較，利用用二者的偏差差以PID控制規(guī)律控控制管道閥門門的開度。系統(tǒng)只有檢測液液位偏離設(shè)定定值時才能進進行控制，在在本課題中，在在液位控制主主回路中增加加液體流量控控制回路，構(gòu)構(gòu)成單閉環(huán)控控制結(jié)構(gòu)。根據(jù)分析控制流流程為如圖1：圖1控制流程程圖2.1單片機的的選用及簡介介單片機也被稱為為“單片微型計計算機”，單片機一一詞最初源于于“singllechiipmiccrocommputerr”,簡稱“SCM”，隨著SCM在技術(shù)和體體系結(jié)構(gòu)上的的進步，其控控制功能不斷斷擴展，它的的主要作用已已經(jīng)不是計算算而是控制了了?，F(xiàn)在最具有代代表性、最典典型的機型當(dāng)當(dāng)屬AT899S51系列單片片機了，本課課題液位控制制系統(tǒng)采用ATT89S51單片機。一塊芯片上包括括：·8位中央處理理器單元CPU；·4/8KBROM或EPROM；·128/2556字節(jié)的數(shù)據(jù)據(jù)存儲器RAM；·21/26個個特殊功能寄寄存器SFP；·4個8位并行行I/O口；·2/3個166位可編程的的定時/計數(shù)器，T0、T1用來對外外部脈沖進行行計數(shù)，也可可設(shè)置成定時時器；·有5/6個中中斷源，其中中3個是內(nèi)部中中斷源，2個外部中斷斷源，通過軟軟件可編程為為兩個中斷優(yōu)優(yōu)先級；·1個全雙工的的通過編程工工作在異步方方式的串行接接口，使數(shù)據(jù)據(jù)可在微機之之間一位一位位地串行傳送送；·內(nèi)部時鐘產(chǎn)生生電路，但石石英晶體振蕩蕩器和電容需需要外接，允允許最高振蕩蕩頻率為122MHz；·64KB外部部程序存儲器器尋址空間；；·64KB外部部數(shù)據(jù)存儲器器尋址空間；；·具有位尋址功功能，位尋址址空間為00H～FFH,具有較強的的位處理能力力。AT89S511的引腳圖如如圖2：EA/VPEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P1.01P1.12P1.3P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10AT89S51圖2AT899S51的引腳圖2.2超聲波液液位檢測電路路超聲波換能器選選用壓電式換換能器。超聲聲波收發(fā)器采采用超聲波專專用芯片TTL851和TL8552。TL851數(shù)數(shù)字集成電路路，是專用的的聲納測距控控制器。TLL852模模擬集成電路路，是專用的的聲納測距接接收器。這兩兩個芯片已廣廣泛應(yīng)用于超超聲波測距系系統(tǒng)中，是靜靜電和壓電換換能器接口。超聲波信號由TL851和TL852及外圍元件產(chǎn)生，然后通過三極管和變壓器輸送至超聲波換能器，該超聲波換能器集收發(fā)于一體，返回信號也是通過TL851和TL852等處理后傳送給AT89S51。由TL851和TL852組成的超聲波收發(fā)器有兩種工作方式：單回波(single-echo)工作方式和多回波(multi-echo)工作方式。所謂單回波工作模式是指發(fā)出INIT信號后等待回波信號，然后將回波信號放大并在ECHO引腳生成一個邏輯高電平輸出，這樣從INIT置高電平到ECHO輸出高電平的時間就是超聲波發(fā)出到遇到對象物返回的時間。多回波工作模式的多個回波必須在一次發(fā)射中得到，那么就必須在ECHO輸出高電平以后，在BINK上輸入高電平且延時不小于0.44ms的脈沖，在脈沖的下降沿ECHO又回到低電平，可以重新接收回波。TL851的的測量距離為為6英寸到35英尺。它有有一個可使用用低成本外部部陶瓷晶振起起振的內(nèi)部振振蕩器，使用用簡單的外部部接口和420KHHz的陶瓷晶振振，可以驅(qū)動動一個50KHz靜電轉(zhuǎn)換器器。TL8511的INIT引腳必須在Vcc上電5ms之后才可以以置高電平，在在這5ms的時間里，系系統(tǒng)內(nèi)部被重重新設(shè)定，并并且產(chǎn)生穩(wěn)定定的振蕩。INIT置高高電平之后，TL851就發(fā)送頻率為49.4KHz，振幅為400V的16個脈沖的脈沖串，驅(qū)動轉(zhuǎn)換器XDCH工作。這16個脈沖在轉(zhuǎn)換器中被轉(zhuǎn)化為超聲波并發(fā)射出去，在16個脈沖結(jié)束后，仍有一個200V的直流電以保證轉(zhuǎn)換器繼續(xù)工作。當(dāng)使用外部4220KHz陶陶瓷晶振時，TL851的消隱（BLNK）信號禁止接收2.38ms內(nèi)的回波，該回波可能是由轉(zhuǎn)換器阻尼振蕩所產(chǎn)生的噪聲造成的，因此消隱特性禁止接收與傳感器相距1.33英尺的目標(biāo)物的回波。如果想要檢測1.33英尺內(nèi)的目標(biāo)物，可以使禁止消隱(BINH)變?yōu)楦唠娖揭钥s短消隱，使傳感器可以接收輸入信號。消隱(BLNK)也可在單回波工作方式或多回波工作方式中用于關(guān)閉接收輸入和重置ECHO為邏輯低電平。AT89S511單片機的的P1口控控制兩個超聲聲波收發(fā)器，其其中,P1..0-P1..3分別接接超聲波收發(fā)發(fā)器1的INITT、ECHO、BLNKK、BINH引腳；P11.4-P11.7的分分別接超聲波波收發(fā)器22的INITT、ECHO、BLNK、BINH引腳。通過過清零P11.0、P1.4（經(jīng)經(jīng)反相器加到到INIT引腳）啟動動超聲波換能能器發(fā)射超聲聲波，同時T1開始計計數(shù)，并不斷斷查詢P11.1和P1.5的狀狀態(tài)，當(dāng)PP1.1或或P1.5變?yōu)闉楦唠娖綍r，即即收到回波，讀讀取T1的計數(shù)值值。通過TT1的計數(shù)值值可以計算出出從發(fā)射超聲聲波到收到回回波的時間，從從而計算出發(fā)發(fā)射處到對象象物的距離。圖3為超聲波液液位檢測的具具體電路圖:圖3超聲波液液位檢測電路路圖2.3液位控制制電路液位控制系統(tǒng)的的執(zhí)行機構(gòu)大大多采用調(diào)節(jié)節(jié)閥，本系統(tǒng)統(tǒng)采用電動調(diào)調(diào)節(jié)閥。電動動調(diào)節(jié)閥所接接收的信號為為標(biāo)準(zhǔn)信號，即4－20MA。DAC0832是8位分辨率D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，與處理器完全兼容，其價格低廉，接口電路及程序簡單，轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。DAC08322的引腳圖（管管腳圖）及功功能：圖4DAC00832引腳功能介紹紹DI0~DI77：數(shù)據(jù)輸入入線，TLL電平。

ILE：數(shù)據(jù)鎖鎖存允許控制制信號輸入線線，高電平有有效。

CS：片選信號號輸入線，低低電平有效。

WR1：為輸入入寄存器的寫寫選通信號。

XFER：數(shù)據(jù)據(jù)傳送控制信信號輸入線，低低電平有效。WR2：為DAAC寄存器寫選選通輸入線。

Iout1:電電流輸出線。當(dāng)當(dāng)輸入全為1時Iout1最大。

Iout2:

電流輸出線線。其值與Iout1之和為一常常數(shù)。

Rfb:反饋信信號輸入線,芯片內(nèi)部有有反饋電阻.

Vcc:電源輸輸入線

(+55v~+155v)

Vref:基準(zhǔn)準(zhǔn)電壓輸入線線

(-110v~+10v))

AGND:模擬擬地,摸擬信號和和基準(zhǔn)電源的的參考地.

DGND:數(shù)字字地,兩種地線在在基準(zhǔn)電源處處共地比較圖3.5為DAAC08322與單片機接接口應(yīng)用電路路圖：圖5DAC00832與單片機的的接口電路圖圖2.4鍵盤鍵盤輸入單元采采用獨立式鍵鍵盤,由上下左右右四個鍵組成成,其中上這個個鍵為開始鍵鍵,下為顯示切切換鍵,左右為數(shù)字字增減鍵.增減鍵用以以改變設(shè)定值值的大小,以下是鍵盤盤與單片機的的接口電路。圖6鍵盤2.5顯示電路路LED（LigghtEmmittinngDioode）是當(dāng)外加電電壓超過額定定電壓時發(fā)生生擊穿而發(fā)出出可見光，LED的工作電壓壓通常為2～20mA。工作壓降降為2V左右，使用用時需加限流流電阻。顯示電路采用LLED數(shù)碼管管顯示，數(shù)碼管具有有：低能耗、低低損耗、低壓壓，對外界環(huán)環(huán)境要求低，易易維護的優(yōu)點點，雖只能顯顯示非常有限限的符號和數(shù)數(shù)碼字，但可可完全滿足本本設(shè)計。在顯示部分分采用LED動態(tài)顯示技技術(shù)，節(jié)省單單片機空間，而而且動態(tài)顯示示電流很小，單單片機可以提提供。顯示器器結(jié)構(gòu)如圖7：1010987612abcdefg4dp3abfcgdedp5GNDGND圖7LED數(shù)碼碼管單片機與顯示電電路的連接如如圖8：2929ALE/P30TXD11RXD10AT89S51ICM7218BabfcgdeGND1234567abcdefg8dpdp9abfcgdeGND1234567abcdefg8dpdp9abfcgdeGND1234567abcdefg8dpdp93abfcgdeGND1234567abcdefg8dpdp9D51D62D73D84ID05ID16ID27ID38ID49ID510ID611ID712MODE13WRITE14D427D326D225D124a23b22c21d20e19f18g17dp16EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P1。01P1。12P1。23P1。34P1。45P1。56P1。67P1。78P0。039P0。138P0。237P0。336P0。435P0。534P0。633P0。732P2。021P2。122P2。223P2。324P2。425P2。526P2。627P2。728PSEN圖8LED顯示示電路以上是液位控制制系統(tǒng)各部分分硬件的具體體設(shè)計，其整整個系統(tǒng)具體體電路如圖33.9所示：：圖9鍋爐液位控控制電路圖3系統(tǒng)軟件設(shè)設(shè)計軟件也是非常重重要的部分，直直接關(guān)系到最最終結(jié)果。在在以下的介紹紹中，主要是是針對各個模模塊程序的整整體功能的介介紹。3.1主程序流流程圖主程序完成初始始化工作、各各路超聲波發(fā)發(fā)射和接收順順序的控制及及記錄超聲波波的發(fā)射時間間。中斷服務(wù)務(wù)程序主要完完成時間值的的讀取、距離離計算、結(jié)果果的顯示或輸輸出等工作。軟軟件分為兩部部分，即主程程序和中斷程程序。工作流流程圖如圖110所示。圖10主程序序流程圖3.2超聲波測測距的相關(guān)程程序3.2.1超聲聲波的接收與與發(fā)送前方測距電路的的輸出端接單單片機INT0端口，中斷斷優(yōu)先級最高高，左、右測測距電路的輸輸出通過放大大器的輸出接接單片機INT1端口，同時時單片機P1.1和P1.5接到放大器的輸入入端，中斷源源的識別由程程序查詢來處處理，中斷優(yōu)優(yōu)先級為先右右后左。部分分源程序如下下：RECEEIVEI：：PUSHPPSWPUSHACCCCLREX1；；關(guān)外部中斷斷1JNBp1..1,RIGHHT；P1.1引腳為0,轉(zhuǎn)至右測距距電路中斷服服務(wù)程序JNBp1..55,LEFTT；P1.5引腳為0,轉(zhuǎn)至左測距距電路中斷斷服服務(wù)程序RETURN：：SSETBEEX1；開外部中中斷1POPACCCCPOPPSWWRETIRIGHT：；右測距電電路中斷服服務(wù)務(wù)程序入口...AJMPRREETURNNLEFT：；左測距電電路中斷服服務(wù)務(wù)程序入口...AJMPREETTUN3.2.2超聲聲波波傳播時間間在啟動發(fā)射電路路的的同時啟動動單單片機內(nèi)部部的的定時器T1，利用定時時器的計數(shù)數(shù)功功能記錄超超聲聲波發(fā)射的的時時間和收到到反反射波的時時間間。當(dāng)收到到超超聲波反射射波波時，接收收電電路輸出端端產(chǎn)產(chǎn)生一個負負跳跳變，在INT0或INT1端產(chǎn)生一個個中斷請求求信信號，單片片機機響應(yīng)外部部中中斷請求，執(zhí)執(zhí)執(zhí)行外部中中斷斷服務(wù)子程程序序，讀取時時間間差，計算算距距離。其部部分分源程序如如下下：RECEIVEE00：PUSHPSWPUSHACCCCCLREX00；關(guān)外部中中斷0MOVR77,,TH00；讀取時間間值MOVR6,,TL0CLRCMOVA,RR6SUBBA,,#0BBBHH；計算時間間差MOV31HH,,A；存儲結(jié)果MOVA,RR7SUBBA,,#3CHHMOV30HH,,ASETBEXX00；開外部中中斷0POPACCCPOPPSWWRETI4系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)結(jié)論超聲波測距儀的的制制作和調(diào)試試，其其中超聲波波發(fā)發(fā)射和接收收采采用Tl8551和TL8522的超聲波換換能器TCT400-10FF1（T發(fā)射）和TCT400-10SS11（R接收），中中心頻率為40kHz，安裝時應(yīng)應(yīng)保持兩換換能能器中心軸軸線線平行并相相距距4～8cm，其余元件件無特殊要要求求。若能將將超超聲波接收收電電路用金屬屬殼殼屏蔽起來來，則則可提高抗抗干干擾能力。根根根據(jù)測量范范圍圍要求不同同，可可適當(dāng)調(diào)整整與與接收換能能器器并接的濾濾波波電容C4的大小，以以獲得合適適的的接收靈敏敏度度和抗干擾擾能能力。硬件電路制作完完成成并調(diào)試好好后后，便可將將程