论文基于单片机控制兼具温度补偿和数据无线传输的明渠测液位仪，本文是基于单片机相关毕业论文范文跟液位仪和明渠测液位仪和数据无线传输方面毕业论文模板范文.
摘 要：本文研究在明渠上使用测液位仪表的精度选择以及相对兼顾精度、性价比、使用灵活等因素而选择的超声波作为发射组件,考虑温度对结果的影响,进行了温度补偿.能够精确测量明渠液位,同时把数据通过无线通信方式显示到远程终端.实现既可以用部分功能也可以使用全部功能分体式测量仪表.
关键词：明渠；单片机；超声波；无线通信
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）41-0076-02
在明渠电子测量中,测距方案有电磁波、超声波、激光、红外等,电磁段适合明渠测量的雷达的也只有微波了,否则波长比液位都大,其精度无法保证明渠测量要求；激光和红外,检测面太小,探头需要光学窗口,在近距离上发挥不理想,因此被排除；超声波同时具有非接触测量属性和相对较高的精度,成本低,其测距精度大约是1—3cm左右（其精度取决于后端电路和数据处理性能）,越来越被人们所重视.在明渠测距的方案中,是最容易被使用者接受的.
一、测距原理
通常液位计在液化气球罐上的应用见表1.
现在明渠液位计使用上也借鉴在其他领域的技术手段,如在液化气球罐上的应用技术,如传统的浮筒,可靠性低、精度低、维护工作量高,安装量较大.雷达在明渠上使用,虽然精度达到要求,但其成本高昂,使用不够灵活.在很多场合使用超声波测量明渠液位,既方便又成本低廉.
超声波液位计的优点和局限性[1]：
1.通用性好.超声波液位计既可测量明渠液面到测量桥之间的距离,也可测量渠底到测量位位置的距离,也可移植到储罐等的液体液位测量.有金属材质的探头,重量轻.
2.经过多次检验测量结果,长期可靠,稳定性好.超声波液位计的局限性：超声波一个发射端,一个接收端,发射端发出超声波,明渠水面有较大波浪时,接收端不易接收到回波信号；此外,超声波是一种声波,声波在空气传播受温度的影响在后端电路处理能力提高后,温度对超声波的影响作用会影响测量的精度,在数据处理中要把温度因素加上；最后,超声波测量明渠液位时有无法避免的盲区,因此小距离测量比较困难.超声波的传播速度考虑温度的影响,实验数据[2]：
利用式（1）温度补偿进行速度,式中x为温度,单位K,y为速度的单位m/s.
超声波以速度y在空气中传播,到达水面被反射返回,其往返时间为t,就有：
s等于（0.5712x+174.04）t/2 （2）
式中s为距离,x为温度,t为时间,单位皆为SI,利用式（2）即可算出被测物体的距离.
二、超声波发生器选择
超声波发生器大致分为两大类：一类是用机械振动产生波；另一类是用电气方式产生波.明渠液位测量属于近距测量,一般使用集成压电式超声波换能器模块.超声波传感器的选择决定该系统的分辨率,根据以上分析超声波传感器是一种采用压电效应的传感器.此外由于超声波在空气传播时其耗散大小与超声波频率（一般选择4.4×104Hz的波段）的平方成正比例,而频率f大超声波分辨率也高,频率高于2×104Hz就成为超声波,测量明渠液位的超声波选择4.4×104Hz的传感器,比较恰当的在二者平衡.
三、系统总体框图
测量距离0.20m—5.00m测距精度&plun;0.01m.
四、硬件电路的设计
1.单片机选择.单片机采用STC89C52,可以直接替换AT89C52,而且内部多了一个E2PROM空间,可以串口下载程序,指令执行速度快一倍,晶振频率有两种1.10592×107H和1.2×107Hz两种,前一种方便串口通讯的标准时钟,后一种可获得较稳定的时钟频率.这样STC89C52可用P1.0口输出超声波发射端4.4×104Hz方波信号,STC89C52在自然优先级中,外部中断0的优先级最高,利用外部中断0[（INT0）P3.0]口监测超声波接收电路输出的回波信号.
2.显示电路.显示电路采用4位共阳LED数码管,由于AT89S52只有4个TTL门的驱动能力,因此需外接驱动电路.每一位数码管的段信号都需用锁存器进行锁存,段码用74LS244驱动,或者直接把模块加上去就行.
3. 温度补偿电路.采用美国DALLAS公司生产的DS18B20,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域.独特的一线接口,减少了外部的硬件电路,DS18B20是常用的温度传感器,具有体积小、硬件开销低、抗干扰能力强、精度高的特点.需要注意的是STC89C52还有接的外部晶振是1.2×107Hz,-10益~+85益范围内精度为&plun;0.5益.
4.语音播报电路.唯创的WTV系列语音芯片,按键控制的话可以录制4段,SSOP20封装的可以到8段,如果用串口控制,可以达到207段,时间长度分别有20s,40s,80s,170s.如果需要更长的可以使用WT588D模块,不但可以录制多段,还可以更换语音内容,时间长度有200s,500s,1000s.语音播报电路设计如图4所示.
5.无线通信模块.无线收发模块都已经进行了封装设计（集成了单片机控制和无线编码）,跟单片机直接通过异步串行口连接就可以.现在市面上的无线收发模块,其工作方式由模块内部的单片机控制,与用户单片机的连接一般就只有电源和收、发等几根线.建议使用串口无线收发模块,PP2000太贵,像si4432无线模块,写顺序就像写单片机有线串口通信顺序一样.
在软件编写时注意系统时钟分频问题；使用该系统最好用模块化的设计理念,例如电源模块、超声波模块、时钟电路、显示电路、语音播报模块,可以大大降低开发周期和提高稳定性.应用本系统在3mm—5m内做了多次测量,重复性好,测量结果最大误差为1.5mm.该系统可用于许多对测量要求精度高的明渠液位等距离测量环境,也可移植到大型液灌的测量.
综上所述,上述文章是关于液位仪和明渠测液位仪和数据无线传输方面的相关大学硕士和基于单片机本科毕业论文以及相关基于单片机论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
参考文献：
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