基于单片机的超声波液位计的设计与实现

发布时间：2017-04-18 18:05

  本文关键词：基于单片机的超声波液位计的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在工业生产中，液位是重要的测量参数，化工、石油、污水处理等各类工厂企业都要进行液位测量。本课题源于宣城华利化工有限公司的自动化改造工程，为了提高全厂自动化水平，对污水罐的液位测量方式进行改造。改造中摒弃了原来直尺直接测量的方法，进而改用操作更加方便、智能化的液位计。针对该厂大型污水罐的测量，本文研制出一种操作简便、测量准确、智能管理、价格低廉的液位测量仪表。 针对宣城华利化工有限公司污水罐的液位测量问题，本文对利用超声波作为信号源进行液位测量的方法进行了深入的讨论，分析了此种方法的可行性和优越性，并对导致产生误差的因素提出了相应的解决办法。基于单片机的超声波液位计以单片机IAP15F2K61S2最小系统为核心，以时差法超声波测距原理为理论依据，利用超声波作为测量信号对污水罐的液面高度进行自动检测和数据处理，减少了测量过程中的人工干预，方便了操作人员对液位的实时监控，并选择RS485与PC机进行通信、保存有关数据，从而更好地对污水罐的液位情况进行管理、监控。 针对以往超声波液位仪表在声速测量上存在误差，导致液位计精度不高。本文在硬件上增加温度、湿度测量模块，同时考虑温度、湿度对声速的影响，利用BP神经网络算法，对声速进行实时标定，节约成本，与在罐中安装参考挡板进行声速校正相比，更便于维护和安装。 利用BP神经网络算法、计算机技术和时差法超声波测距原理研制出来的超声波液位计与以往的液位仪表相比，具有成本低、精度高、安装简单、操作方便的特点，具有与同类进口产品竞争的能力，值得推广。
【关键词】：超声波 液位 单片机 温湿度补偿
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH816.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 液位测量的背景和意义9
• 1.2 液位计概述9-13
• 1.2.1 液位计的分类9-12
• 1.2.2 超声波液位计12
• 1.2.3 超声波液位计的发展现状12-13
• 1.3 课题研究的实际意义及主要内容13-16
• 1.3.1 课题研究的实际意义13-14
• 1.3.2 课题研究的主要内容14-16
• 第2章 超声波测距的基本原理16-21
• 2.1 超声波16-17
• 2.1.1 超声波的波形16
• 2.1.2 超声波的物理特性16-17
• 2.1.3 超声波的测量特性17
• 2.2 超声波传感器17-19
• 2.2.1 超声波传感器的基本原理17-18
• 2.2.2 超声波传感器的主要参数18-19
• 2.3 时差法超声波液位计测距原理19-20
• 2.4 盲区问题20-21
• 第3章 超声波液位计的硬件设计21-30
• 3.1 超声波液位计系统结构21
• 3.2 单片机的选择21-23
• 3.3 抗干扰设计23-25
• 3.3.1 硬件抗干扰23-25
• 3.3.2 对电路板进行合理设计25
• 3.4 电源及充电电路设计25-27
• 3.5 远程通讯接口设计27
• 3.6 EEPROM 掉电存储27-28
• 3.7 人机交互设计28-30
• 第4章 超声波液位计的软件实现30-54
• 4.1 主程序30-31
• 4.2 BP 神经网络31-37
• 4.2.1 BP 神经网络结构31-32
• 4.2.2 BP 算法原理分析32-34
• 4.2.3 BP 算法的程序实现34-35
• 4.2.4 BP 网络的训练35-37
• 4.3 串口通讯部分的软件设计37-39
• 4.3.1 RS485 串行接口通信技术37-38
• 4.3.2 通讯协议38-39
• 4.4 超声波液位测量模块39-45
• 4.4.1 软件模拟 I2C 协议39-43
• 4.4.2 单片机与 KS103 模块通讯43-45
• 4.5 液晶显示驱动程序45-47
• 4.6 温湿度传感器 SHT10 驱动47-52
• 4.7 上位机软件设计52-54
• 第5章 液位测量实验研究54-57
• 5.1 超声波液位计实物图54-55
• 5.2 实验结果与测量精度分析55-56
• 5.2.1 实验室测量结果55
• 5.2.2 污水罐测量结果55-56
• 5.3 实验结果与测量精度分析56-57
• 第6章 总结与展望57-58
• 6.1 总结57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-61
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果61-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：315429