基于單片機(jī)的液位測(cè)量系統(tǒng)

工作頻率：壓電晶片的共振頻率，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越小，檢測(cè)距離越大但是精度會(huì)降低。

靈敏度：輸出功率越高，靈敏度高。

波束角：以傳感器中軸線延長(zhǎng)線為軸，能量強(qiáng)度減少一半(-3dB)處，這個(gè)角度被稱為波束角?？梢岳斫鉃槌暡ǖ闹赶蛐?。該數(shù)值越大，容易測(cè)到周圍物體

盲區(qū)：超聲波無(wú)法檢測(cè)到的距離值

傳感器分類：

超聲波傳感器的種類有很多，根據(jù)不同分類方法有以下幾類：以使用方法可分為收發(fā)一體型、收發(fā)分體型(收發(fā)各一只);以據(jù)結(jié)構(gòu)可分為開(kāi)放型、防水型、高頻型等;以使用環(huán)境可分為空氣中和水聲、固體換能器;

測(cè)量原理：

聲音在空氣中的速度已知，并隨溫度變化而變化，溫度與聲速的關(guān)系：V=331.3+0.607°C， 超聲波傳播時(shí)間由模塊獲得，距離就可知。高度h可由h=H-S求得

因?yàn)橹白鲞^(guò)超聲波測(cè)量的課程設(shè)計(jì)，用的是分立元件搭起來(lái)的電路，可分為3各部分：第一個(gè)為超聲波發(fā)射電路，用555電路產(chǎn)生的40KHz的方波并上RC非門產(chǎn)生4Hz的方波，產(chǎn)生的波形如下(即模塊的多少秒脈沖信號(hào))第二部分為接收電路，將收到的信號(hào)進(jìn)行放大、比較在經(jīng)觸發(fā)(器)電路得到返回時(shí)間波形。第三部分是功率驅(qū)動(dòng)電路。詳細(xì)的波形如下圖2

當(dāng)時(shí)對(duì)模電內(nèi)容真的不是很了解，對(duì)原件的選型都不清楚的，所以大家都會(huì)用同一種電路，減少工作量嘛，當(dāng)時(shí)放大器選的op37，op07應(yīng)該能用，這個(gè)要兩級(jí)放大。這個(gè)調(diào)試的過(guò)程就不詳細(xì)說(shuō)了，有點(diǎn)曲折，也是因?yàn)椴惶斫饽M的東西。測(cè)出來(lái)的有1m多吧，但是要求只看你的波形，不要求精度，所以就完成了。當(dāng)然自己設(shè)計(jì)的模擬類的東西是效果肯定是沒(méi)有人家研究出來(lái)模塊的好，這是肯定的可能當(dāng)時(shí)也就為了完成這個(gè)任務(wù)而已。也因?yàn)橹白鲞^(guò)，比較熟悉，所以才選這個(gè)課題，，當(dāng)然上面的不是畢設(shè)的作品，只是簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，介紹只是為了讓大家先了解了解電路，直接用模塊就不是涉及這些了。

回歸到正題

超聲波模塊用的是KS103這款，測(cè)量范圍大，可選擇多種量程測(cè)量和多種測(cè)量指令可返回時(shí)間和距離，模塊內(nèi)含有溫度傳感器，可進(jìn)行溫度補(bǔ)償，補(bǔ)償后精度最高可達(dá)到毫米級(jí)，系統(tǒng)穩(wěn)定。使用也比較方便，該模塊由兩種接口IIC、TTL串口，可通過(guò)硬件連接選擇。

最簡(jiǎn)單的是串口模式，串口發(fā)送16進(jìn)制的指令，串口中斷要判斷高電位且接受完數(shù)據(jù)后要清除接收寄存器，不然容易造成接收錯(cuò)誤，這個(gè)就是核心，簡(jiǎn)單但是容易出錯(cuò)。當(dāng)然建議先用USB—TTL連接器電腦，用串口助手先調(diào)試，弄清楚數(shù)據(jù)類型，指令發(fā)送，最后應(yīng)用在單片機(jī)上。STM32串口發(fā)送還是有個(gè)小問(wèn)題，這是我后來(lái)才發(fā)現(xiàn)的，但不影響該作品的功能，在下個(gè)帖子我會(huì)涉及到。

顯示屏用的是0.91寸OLED屏，屏幕小，IIC接口，就4pin線。

wifi傳輸數(shù)據(jù)用的是ESP8266這個(gè)模塊，把它配置成路由器模式與單片機(jī)連接，將數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI發(fā)送至移動(dòng)終端。也是先連接到電腦。用串口助手進(jìn)行AT指令調(diào)試。

單片機(jī)我用的是stm32F103ZET6，其實(shí)用小的芯片就夠了比如說(shuō)48pin的RCT6之類的，雙串口就行了。但串口也可以，超聲波模塊就要改用IIC。

硬件部分就是這樣，在作品中軟件加入了按鍵選擇測(cè)量模式的功能，可選擇發(fā)送不同的測(cè)試指令。

成品：

畢設(shè)做的不是做的太好，也很丑，總體的測(cè)距功能是能實(shí)現(xiàn)的精度也夠，這個(gè)不一定用來(lái)測(cè)液面的，正常測(cè)距就可以，液面低的時(shí)候會(huì)測(cè)不準(zhǔn)。備注下：不同物體對(duì)超聲波的反射吸收不一樣，會(huì)有一定的誤差。