超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計(答辯稿)

超聲波液位檢測儀答辯人：張東起班級：電氣07405班導(dǎo)師：曹福成答辯提綱概術(shù)課題總體設(shè)計思想超聲波測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計超聲波測距系統(tǒng)的軟件設(shè)計總結(jié)二、概述本設(shè)計以單片機AT89S52為最小核心，利用超聲波作為控制信號對距離進(jìn)行自動檢測和數(shù)據(jù)處理．為了減少測量過程中的人工干預(yù)，提供了一個帶有顯示、鍵盤的人機對話截面．單片機通過與ＰＣ機進(jìn)行實時通訊等方式打印、保存有關(guān)數(shù)據(jù)，更好的對檢測的存儲情況進(jìn)行管理．二、課題總體設(shè)計思想課題設(shè)計包括硬件和軟件兩部分。硬件包括AT89S52單片機最小系統(tǒng)，超聲波發(fā)射電路與接收電路、溫度檢測電路、ZLG7290鍵盤顯示電路、串行通信的接口電路等部分；軟件部分包括系統(tǒng)初始化模塊、超聲波驅(qū)動及信號處理模塊、鍵盤及顯示模塊、打印和通信模塊等，軟件采用模塊化設(shè)計思想．總體工作過程在超聲波測距系統(tǒng)開始測距前通過鍵盤輸入一些相關(guān)參數(shù)。啟動超聲波測距系統(tǒng)時.首先由單片機發(fā)出4OKHz的脈沖串，每20個脈沖為一串，脈沖串通過超聲波發(fā)射電路驅(qū)動超聲波發(fā)射換能器發(fā)出超聲波。單片機在發(fā)送脈沖的同時開始計時：超聲波遇到障礙物后的回波被超聲波接收換能器接收，其輸出的正弦波經(jīng)過兩級放大，再經(jīng)過電壓比較器和D觸發(fā)器產(chǎn)生中斷信號中斷單片機的計時，得到超聲波的傳輸時間，然后在中斷服務(wù)程序中根據(jù)測出的時間計算出距離，中斷返回后再發(fā)送下一串脈沖。重復(fù)測量5次，去除最大值和最小值得平均值顯示并存儲。測量后，通過接口和上位機進(jìn)行實時通信，將數(shù)據(jù)交由上位機做進(jìn)一步的處理，如:統(tǒng)計、打印或保存等。三、超聲波液位檢測儀的硬件設(shè)計

AT89S52單片機的最小系統(tǒng)復(fù)位電路：AT89S52的看門狗定時器驅(qū)動達(dá)到門限電壓過一定時間后啟動。AT89S52單片機的X1和X2之間加晶振，并通過電容接地提供工作時鐘。

超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路由555定時器、R28、RP2、C12C17和超聲波發(fā)射頭UCM40T組成：單片機PD5管腳輸出的40KHz脈沖信號幅度放大20V左右以驅(qū)動超聲波傳感器發(fā)射器。

超聲波接收電路接收部分電路上要由兩個放大電路、一個電壓比較器和一個D觸發(fā)器構(gòu)成：雙向開關(guān)4066控制端接PC4管腳，當(dāng)PD5管腳發(fā)脈沖，將PC4管腳置成低電平，脈沖發(fā)送后為高電平?；夭ㄐ盘柦?jīng)兩極放大后轉(zhuǎn)換成方波．D觸發(fā)器的D端接單片機的PC2管腳。發(fā)送驅(qū)動脈沖串后，將PC2置成低電平;接收到回波信號，將其轉(zhuǎn)換成D觸發(fā)的時鐘信號，D管腳的低電平將通過D觸發(fā)器的Q端送出，作為AT89S52的外部中斷0(PD2)的中斷信號。

溫度檢測電路超聲波是一種聲波，其聲速與溫度有關(guān)，使用時根據(jù)環(huán)境溫度的變化，要進(jìn)行溫度補償，否則將會有比較大的誤差。DS1722是美國MAXIM公司的一款SPI/三線串口的數(shù)字溫度傳感器，溫度直接以數(shù)字形式輸出。

鍵盤和顯示接口電路本設(shè)計采用LCD1602液晶作為顯示器件。和單片機PA口以及PB0、PB1連接。PA口作為地址/數(shù)據(jù)口，PB0、PB1作為控制端口。顯示直觀，操作簡單方便。按鍵部分采用5個獨立按鍵接4.7K上拉電阻連接單片機PC0、PC1、PC5、PC6、PC7口。蜂鳴報警電路本設(shè)計采用電磁式蜂鳴器作為出錯報警提示。單片機AT89S52的PB2口通過NPN型三極管驅(qū)動蜂鳴器。當(dāng)PB2輸出高電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報警聲。串行通信接口電路單片機執(zhí)行信息檢測任務(wù)后把檢測結(jié)果傳送到計算機中去，要在單片機和計算機之間建立一種通信結(jié)構(gòu)。RS-232是目前常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)度不高于20Kbps的場合。要進(jìn)行通常的串行通信，只需其中的2、3、5三根線，分別是數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)輸出，地線。要實現(xiàn)單片機與計算機的通信，必須對它們的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可用MAX232芯片將計算機提供的RS232電平轉(zhuǎn)換成單片機提供的TTL電平。四、超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計軟件設(shè)計運用模塊化程序設(shè)計思想，對不同功能的程序進(jìn)行分別編程。軟件設(shè)計的思路是：首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后輸入有關(guān)參數(shù)，接著發(fā)射脈沖串，計時以及計算油的深度、體積等數(shù)據(jù)，最后判斷是否有鍵按下，根據(jù)所按下的鍵，單片機將調(diào)用不同的功能模塊完成不同功能，比如：打印、通訊等。五、結(jié)論在熟悉了超聲波的傳播特性及超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)、工作方式等問題后，選用了T/R40-6型超聲波傳感器，設(shè)計并制作完成了超聲波測距系統(tǒng)的硬件部分，編制了相應(yīng)的運行軟件，進(jìn)行了調(diào)試和試運行，結(jié)果還是令人滿意的。本課題的研究僅僅是個開始，要研制功能更強、測量精度更高的超聲波測距系統(tǒng)還需要解決很多問題，如精度問題、不斷完善問題，市場化問題等。由于時間和能力有限，課題所研究難免存在不足之處，各位老師批評指正。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當(dāng)于每日以十小時運作計算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過。滑(葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運轉(zhuǎn)的空氣壓縮機1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經(jīng)得到壓縮機行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計進(jìn)氣管長度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理指示功率pi

：按示功圖計算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計算的功率

Ps(PT)<pi軸功率P：壓縮機軸的輸入功率絕熱指示效率等溫指示效率機械效率總效率（絕熱、等溫）二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4.功率和效率三、多極壓縮和中間冷卻第一級工作循環(huán)o-a-b-n-o第二