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摘 要

基于单片机的超声波水位检测系统，利用了超声波测距的原理，使水位检测变得更精确而且很方便。其实水位检测很早之前就已经广泛的应用于工业及普通的生产生活领域了，但传统的水位检测方法比较落后，而且应用的范围也受到了很多的限制，比如有刺激性气味或者有腐蚀性的液体，测量起来很不方便。而现代超声波技术的革新恰好解决了这些难题。这只能够检测方法是非接触式的，利用超声波在空气中的传播速度及碰到液面反射回的时间来计算距离，经过计算也就可以得出液面的高度。这种检测系统是硬件与软件的结合。本次设计出了基于单片机的超声波水位检测系统，系统包含了超声波测距模块、数码管显示模块、蜂鸣器报警系统模块等等，能够很好的检测水位并及时发出临界报警。通过一系列设计做出了实物，并对实物的功能进行了测试，能够起到检测水位的作用，而且很精确。各项参数指标均符合要求，达到了设备操作简单，测量数据精确，稳定性良好，工作状态稳定的预期目标。

【关键词】单片机； 超声波； 水位检测 ； 临界报警。

ABSTRACT

Ultrasonic level detection system based on singlechip, using the principle of the ultrasonic ranging, the water level detection more accurate and convenient. In fact, long before the water level detection has been widely used in industrial production and ordinary life, but the traditional level detection method is relatively backward, and the scope of application by a lot of for example, a pungent odor or corrosive liquids, the measurement is not convenient. And the modern ultrasonic technology to solve these problems. This detection method can be non-contact, using the ultrasonic propagation velocity in the air and time to meet the level reflected back to calculate the distance calculated it can draw the height of the liquid level detection system. This is a combination of hardware and software. The design of the ultrasonic level detection system based on the system. Includes the ultrasonic ranging module, digital tube display module, buzzer alarm system module and so on, can detect the water level and promptly issued a critical alarm. Through a series of design made a kind, and on the physical function were tested, and can play the role of water level detection, and very precise. The parameters are in line with the requirements of reach equipment is simple, accurate measurement data, good stability, stable working state expected goal.

【Key words】 singlechip ； Ultrasonic； Level measurement； Critical alarm.

目 录

第一章 绪论 1

第一节 课题的提出和意义 1

一、课题的提出 1

二、课题的意义 1

第二节 国内外发展现状 2

第三节 主要研究内容 3

第四节 要解决的关键问题 3

2、 超声波测距的死区的解决。 3

3、超声波对声音的接收和发射时间的计算。 3

4、按键报警模块的设置。 3

第二章 系统的总体方案设计 3

第一节 电路总体方案 3

第二节 超声波检测技术 4

超声波测距原理 5

第三节 本章小结 5

第三章 系统硬件电路设计 5

第一节 单片机的最小系统组成 6

一、 复位电路 7

二、 晶振电路 8

第二节 LED数码管显示模块 9

LED数码管显示电路 9

第三节 报警模块 10

蜂鸣器报警 10

第四节 水位检测模块 10

一、HC-SR04超声波测距模块简介 10

二、引脚接线方式 12

三、模块工作原理 12

第五节 按键设置模块 13

按键设置电路 13

第六节 本章小结 14

第四章 软件设计 14

第一节 超声波检测水位模块的算法设计 15

第二节 程序流程图 15

一、主程序流程图 15

二、显示数据子程序 16

三、报警子程序 17

四、按键子程序 17

第三节 本章小结 19

第五章 仿真及调试 19

第一节 仿真 19

第二节 调试 21

结 论 24

致 谢 24

参考文献 24

附 录 25

源程序 25

第一章 绪论

第一节 课题的提出和意义

一、课题的提出

现如今的生活中，经常会遇到各种和水位检测方面有关的问题。水位检测系统现如今已经运用到了很多方面，比如工厂里一些流水线上或仓库里的容器，用来装生产物料或者各种液体，像水库水位的检测等等都需要水位检测系统去维持正常的运转，之前会利用一些传统的检测方法去检测这些东西，但是耗费的人力物力可能就比较多了，有些工厂的检测我完全是靠人眼来识别的，判断物料或者液体有没有超限，这样精确度不高而且也存在着风险。而且在环境恶劣的一些地方监测，对工人的身体健康也会有一定的影响。

随着近年电子技术的不断发展，可以做出更好的说位检测系统，所以现在提出了一种基于单片机的水位检测系统的方案，利用超声波测距原理，结合单片机的功能可以做出符合要求的更好的设备去代替以前的那些。超声波的方向性极好，利用其在空气中的传播速度及碰到障碍（如水面）传播回来的时间来计算现在设备到液面的距离，从而算出此时液面的高度。并且具有超限报警功能，如果工厂里的物料或者液体到达一定的高度，装置就会发出警报，避免危险或浪费的状况发生。而且这种装置操作非常简单，成本也很低廉，可以给人们节省大量的人力物力。精确度也高，安全性高，速度快，检测数据精准，方便实时检测。随着人们的生活水平的不断提高，这种与时俱进的设备将会越来愈多，电子技术的发展也会越发的成熟，所以在接下来很长的时间里，对水位检测系统的研究仍然将会是一个很重要的课题，所以提出了基于单片机的超声波水位检测系统的课题。

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