基于单片机的超声波液位测量系统

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? 三级程序存储器锁定 ? 128×8位内部RAM ? 32可编程I/O线 ? 两个16位定时器/计数器 ? 5个中断源 ? 可编程串行通道 ? 低功耗的闲置和掉电模式 ? 片内振荡器和时钟电路 管脚说明：

? VCC：供电电压。 ? GND：接地。

? P0,P1,P2,P3：输入/输出端口。 ? P3.0/RXD：串行输入口。 ? P3.1/TXD：串行输出口。 ? P3.2 /INT0：外部中断0。 ? P3.3 /INT1：外部中断1。 ? P3.4/T0：计时器0外部输入。 ? P3.5 T1：计时器1外部输入。 ? P3.6 /WR：外部数据存储器写选通。 ? P3.7 /RD：外部数据存储器读选通。

? P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

? RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时

间。

? ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地

位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

? /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器

周期两次/PSEN有效。在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

? /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），

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不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

? XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 ? XTAL2：来自反向振荡器的输出。

芯片擦除：

整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。

3.2 温度补偿电路设计

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器，测温范围为-55～125℃，最大分辨率可达0.0625℃。DS18B20可以直接读出被

aa测温度值，而且采用了一线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和

易使用的特点。测温电路图3.2所示。

aDS18B20J5+5V12R36KD0GNDP13VCC

图 3.2 DS18B20

3a DS18B20温度传感器：

(1)：技术性能描述

独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理 器与DS18B20的双向通讯。

? 测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。 ? 工作电源：3~5V/DC。

? 在使用中不需要任何外围元件。 ? 测量结果以9~12位数字量方式串行传送。 ? 不锈钢保护管直径Φ6。

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? 适用于DN15~25，DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。 ? 标准安装螺纹M10X1，M12X1.5，G1/2任选。

? PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线，便于与其它电器设备连接。

(2)：应用范围

? 该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域。

? 轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制。 ? 汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等。

? 供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制。

3.3 超声波发射电路设计

压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器内部有两个压电晶片和一个换能板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器；反之，如果两电极问未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电a晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。超声波发射换能器与接收换能器在结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。 a C4P104R+12VS2SW-PB8R1620k1U1A40693R175.1kGND3258U1B4069U1C40694R191k+5v超声波发射6U2VCCQ9U1D4069T-40+5v10R181k2TRIGDIS711U1E40695CVoltTHR16NE555

图3.3 超声波发射电路

0.1uFaa

电路的设计思想

超声波发射电路由超声波换能器（或称超声波振头）和超声波发生器两部分组成，

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40KHz的超声波信号是利用NE555时基电路振荡产生的，振荡频率

f?1.43?((R16?2R17)?C4)，通过R16调节信号频率，使之与换能器的40KHz固有频率

一致，为保证555时基具有足够的驱动能力，宜采用+12V电源。工作时，单片机通过P1.0口向超声波发生电路发出控制信号从555振荡电路的3脚输入到CD4069驱动器，经驱动器驱动后推动探头产生超声波，超声波发生电路产生40KHz的调制脉冲，经换能器转换为超声波信号向前方空间发射。

3.4 超声波接收电路设计

超声波接收电路CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz与测距的超声波频率40kHz较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。实验证明用CX20106A接收超声波(无信号时输出高电平)，具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当更改电容C6的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。其电路由图3.4所示。 aa U3CX20106INC1C2DGN a超声波接收+5VR2210KC6INT0R-40C5+1uF330pF+12345678R21C5+200K3.3uFR2010KVCCfoC3TOU aCX20106A的引脚注释：

1脚IN：超声波信号输入端，该脚的输入阻抗约为40kΩ。

2脚AGC：该脚与GND之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R或减小C，将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但C的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R=4.7Ω，C=3.3μF。

3脚C0：该脚与GND之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3μF。

4脚GND：接地端。

5脚RC0：该脚与电源端VCC接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率

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