1. 研究目的与意义
水位检测系统的发展状况在人类的生活环境中，液位检测贯彻在生产与生活的始终。传统的液位测量基本是人工测量，而随着科学发展液位测量的精度要求不断增高，测量液体的种类也不断增多现代液位检测技术飞速发展，在工业领域中有着举足轻重的地位，尤其是在类似石油化工行业中。现代液位检测系统的发展基于电子技术、传感技术、以及计算机技术在当今社会中的快速发展。传统的水位监测控制是人为控制。这样的控制方式不仅耗费人力物力，并且工作效率和测量值的准确度较低，无法适应现代水位监测的需求。而单片机液位检测系统控制精度高，性能稳定可靠，人为操作方便并且造价低，把单片机的这些特点应用到液位检测系统中可以加强人机交互能力，使系统的可靠性得到提高。
2. 课题关键问题和重难点
本系统以AT89S52单片机为核心，利用超声波测距原理，通过硬件电路和软件编程实现对液位高度的检测。其主要原理是由单片机控制超声波测距模块发射超声波，遇到液面反射后模块接收回波，同时单片机记录所用时间。为了提高精度，计算时涉及到温度补偿。将测得的温度与时间带入相应公式，即可求得当前液位。最后通过LCD液晶不断更新显示当前温度与液位。若液位超出预设的最低值或最高值，液晶显示警告，同时蜂鸣器报警。
本课题的关键：
1. 超声波测距的基本原理。
3. 国内外研究现状（文献综述）
液位测量在工业中有着非常广泛的应用，例如在一些水利行业和工业生产 中。工业生产方面。一些石油、化工、发电厂等行业的生产过程中的储罐都需要 准确地获取液位值，以便于接下来自动化生产的进行。另外在水利行业，也需 要准确测定航道、水库等的液位。此外，水位参数作为水工模型试验的重要参 数之一，明渠水面线、在河段航道改造水工模型试验中和水工建筑物等中都需 要准确的液位测量。
主机超声波发射频率与超声探头发射端和接收端频率尽量一致。通过试验发现，如一致性差，电路产生振荡，消耗了超声波发射功率，减少了超声波的强度和行走距离，因此接收信号微弱，甚至接收不到信号；如一致性好，频率匹配，将会产生共振，最大限度利用发射功率，超声波的强度、行走距离力加大，接收信号强，主机能处于较好的工作状态。
超声波液位检测作为一种非接触式的测量方法，由于自身特新体现出了很大的优势，主要表现在过滤干扰，识别多重回波，分析环境温度等。因此，超声波液位测量仪将在能见度低、粘度高等复杂环境中发挥重要的作用。可以预见，未来超声波测距的发展和应用一定越来越广泛和普及。在这种情况下研究超声液位测量仪将具有很大的意义，这将会促进我国在超声波测量技术领域竞争力的逐步提高，间接促进我国石油化工、溶液过滤、气象和饮料等行业的发展。超声波液位检测利用了超声波方向性好、能量高、穿透能力强、能在不同介质的分界面产生反射和折射等特点，采用脉冲回波法进行测量。将超声波发射器与接收器放置在同一平面，超声波接触被测页面后发生反射，反射后的声波被接收器接收，得出超声波的渡越时间。只要结合当前温度条件便可计算出液面得高度。.
4. 研究方案
本系统以AT89S52单片机为核心，利用超声波测距原理，通过硬件电路和软件编程实现对液位高度的检测。其主要原理是由单片机控制超声波测距模块发射超声波，遇到液面反射后模块接收回波，同时单片机记录所用时间。为了提高精度，计算时涉及到温度补偿。将测得的温度与时间带入相应公式，即可求得当前液位。最后通过LCD液晶不断更新显示当前温度与液位。若液位超出预设的最低值或最高值，液晶显示警告，同时蜂鸣器报警。
设计要求：
1、熟悉超声波测距的基本原理。
2、设计AT89S52单片机电路、超声波测距模电路及显示报警各模块电路。
3、掌握硬件电路的设计和单片机的软件编程。
4、掌握PROTUSE与 Keil C51开发工具，并对系统软件进行仿真调试。用PROTEL绘制系统原理图。
成果要求：
1、整体电路的系统结构图。
2、基于PROTEL 设计的电路原理图。
3、基于单片机开发装置实现电路原理图。
4、基于MULTISIM的各种仿真结果。
5、基于PROTUSE 的各种运行结果。
技术指标：
1、 单片机控制超声波测距模块发射超声波，遇到液面反射后模块接收回波，记录所用时间。
2、用测得的实时温度在计算时进行温度补偿。
3、通过LCD液晶不断更新显示当前温度与液位。
4、若液位超出预设的最低值或最高值，液晶显示警告，同时蜂鸣器报警。
5、设计系统需要的直流电压源。
该系统主要由AT89S52单片机、声波收发模块、温度测量模块、液晶显示模块、报警模块构成。系统模型如图2。AT89C52单片机是整个系统的核心部件，单片机产生40kHz的频率信号经发射模块驱动加至声波探头，每次发射包含若干个脉冲（发射持续约0.15ms)，当第1个超声波脉冲发射后，计数器开始计数，在检测到第1个回波脉冲的瞬间，计数器停止计数，这样就能够得到从发射到接收的时间；温度测量模块也将现场环境温度数据采集送到单片机中，提供计算距离时对超声波传播速度的修正例。最终单片机利用式（1）和（2）计算出被测液位，并与系统预设值比较，如果小于系统预设最低液位值或者大于系统预设最高液位值，单片机启动报警电路，在这过程中单片机 LCD 液晶显示电路不断的更新液位值与当前温度。
5. 工作计划
第1周：了解毕业设计任务，查阅相关中英文资料。
第2周：熟悉液位测试装置的结构及工作过程。
第3周：学习MCS－51系列单片机的应用。
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