基于單片機的液位測量系統(tǒng)

工作頻率：壓電晶片的共振頻率，波長越長，頻率越小，檢測距離越大但是精度會降低。

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線為軸，能量強度減少一半(-3dB)處，這個角度被稱為波束角?？梢岳斫鉃槌暡ǖ闹赶蛐浴Ｔ摂?shù)值越大，容易測到周圍物體

盲區(qū)：超聲波無法檢測到的距離值

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， 超聲波傳播時間由模塊獲得，距離就可知。高度h可由h=H-S求得

因為之前做過超聲波測量的課程設(shè)計，用的是分立元件搭起來的電路，可分為3各部分：第一個為超聲波發(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)第二部分為接收電路，將收到的信號進行放大、比較在經(jīng)觸發(fā)(器)電路得到返回時間波形。第三部分是功率驅(qū)動電路。詳細的波形如下圖2

當時對模電內(nèi)容真的不是很了解，對原件的選型都不清楚的，所以大家都會用同一種電路，減少工作量嘛，當時放大器選的op37，op07應(yīng)該能用，這個要兩級放大。這個調(diào)試的過程就不詳細說了，有點曲折，也是因為不太理解模擬的東西。測出來的有1m多吧，但是要求只看你的波形，不要求精度，所以就完成了。當然自己設(shè)計的模擬類的東西是效果肯定是沒有人家研究出來模塊的好，這是肯定的可能當時也就為了完成這個任務(wù)而已。也因為之前做過，比較熟悉，所以才選這個課題，，當然上面的不是畢設(shè)的作品，只是簡單的課程設(shè)計，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，測量范圍大，可選擇多種量程測量和多種測量指令可返回時間和距離，模塊內(nèi)含有溫度傳感器，可進行溫度補償，補償后精度最高可達到毫米級，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，可通過硬件連接選擇。

最簡單的是串口模式，串口發(fā)送16進制的指令，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誤，這個就是核心，簡單但是容易出錯。當然建議先用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)用在單片機上。STM32串口發(fā)送還是有個小問題，這是我后來才發(fā)現(xiàn)的，但不影響該作品的功能，在下個帖子我會涉及到。

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這個模塊，把它配置成路由器模式與單片機連接，將數(shù)據(jù)通過WIFI發(fā)送至移動終端。也是先連接到電腦。用串口助手進行AT指令調(diào)試。

單片機我用的是stm32F103ZET6，其實用小的芯片就夠了比如說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量模式的功能，可選擇發(fā)送不同的測試指令。

成品：

畢設(shè)做的不是做的太好，也很丑，總體的測距功能是能實現(xiàn)的精度也夠，這個不一定用來測液面的，正常測距就可以，液面低的時候會測不準。備注下：不同物體對超聲波的反射吸收不一樣，會有一定的誤差。