液位超聲波測(cè)距

一、設(shè)計(jì)思想

在針對(duì)學(xué)校設(shè)計(jì)型試驗(yàn)教學(xué)綱領(lǐng)要求和智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，結(jié)合專業(yè)課程設(shè)計(jì)《智能系統(tǒng)與工程》教學(xué)任務(wù)，教師精心設(shè)計(jì)“基于超聲波液位測(cè)距儀設(shè)計(jì)”，教學(xué)過(guò)程中重視引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生參加設(shè)計(jì)動(dòng)手能力，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)每個(gè)學(xué)生試驗(yàn)過(guò)程監(jiān)管力度，在考評(píng)方式上勉勵(lì)學(xué)生深入鉆研創(chuàng)新。液位超聲波測(cè)距第1頁(yè)超聲波液位計(jì)工作原理

液位超聲波測(cè)距第2頁(yè)二、本設(shè)計(jì)型方案產(chǎn)生流程針對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)對(duì)前沿技術(shù)基本要求，結(jié)合課程培養(yǎng)計(jì)劃教師提前開(kāi)課兩年，主動(dòng)調(diào)研學(xué)習(xí)，找出能借鑒可操作性強(qiáng)相關(guān)科技論文、博士碩士論文等資料加以實(shí)踐論證。結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，提前一年作畢業(yè)設(shè)計(jì)，與學(xué)生交流反饋，把試驗(yàn)最低要求和創(chuàng)新空間詳細(xì)化和針對(duì)學(xué)習(xí)被動(dòng)學(xué)生“傻瓜化流程和代碼可讀性”，形成成熟試驗(yàn)指導(dǎo)書。引導(dǎo)同屆學(xué)生中優(yōu)異同學(xué)先行了解試驗(yàn)基本要求，每一步都有提前反饋不可預(yù)料調(diào)試問(wèn)題處理，深入充實(shí)教師智能指導(dǎo)，即教師大腦里有試驗(yàn)充分故障診療系統(tǒng)。制作全程實(shí)時(shí)調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)視頻文件，播放給大家看看液位超聲波測(cè)距第3頁(yè)三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)及過(guò)程考評(píng)

基本要求：便攜式、超聲波傳感器、智能處理一級(jí)數(shù)據(jù)融合：即依據(jù)對(duì)多點(diǎn)測(cè)量溫度數(shù)據(jù)或時(shí)間段測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，包含如加權(quán)平均、壞點(diǎn)去除等，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度賠償；智能處理二級(jí)融合：基于知識(shí)型教授系統(tǒng)診療，包含如報(bào)警功效、基于最小二乘法機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)輸出。請(qǐng)依據(jù)基本要求，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)電路圖+書面匯報(bào)（5分），在protel軟件中搭建電路和測(cè)試+書面匯報(bào)（10分），如做PCB板，且有一定可取之處（附加10分）在已加工好PCB板，成功焊接電路板+書面匯報(bào)（5分）編寫單片機(jī)最小系統(tǒng)測(cè)試程序，并成功測(cè)試焊接好電路板+書面匯報(bào)（10分）；完成智能處理一級(jí)數(shù)據(jù)融合程序編寫及測(cè)試+書面匯報(bào)（20分）；完成智能處理二級(jí)數(shù)據(jù)融合程序編寫及測(cè)試+書面匯報(bào)（30分）；完成便攜式超聲波液位計(jì)研制設(shè)計(jì)型試驗(yàn)匯報(bào)，包含試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、試驗(yàn)原理、試驗(yàn)步驟及內(nèi)容、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、試驗(yàn)調(diào)試過(guò)程故障排除、試驗(yàn)思索題及解答+書面匯報(bào)（20分）液位超聲波測(cè)距第4頁(yè)設(shè)計(jì)概述圖1

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖液位超聲波測(cè)距第5頁(yè)DRLAB

試驗(yàn)臺(tái)

演示

實(shí)驗(yàn)

整體

效果

圖液位超聲波測(cè)距第6頁(yè)演示試驗(yàn)練習(xí)程序框圖：液位超聲波測(cè)距第7頁(yè)系統(tǒng)硬件優(yōu)化實(shí)現(xiàn)液位超聲波測(cè)距第8頁(yè)液位超聲波測(cè)距第9頁(yè)硬件分解成以下模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)測(cè)試先焊接出單片機(jī)最小外圍電路，包含：?jiǎn)纹瑱C(jī)芯片+測(cè)試發(fā)光二極管（p1.0~p1.4，加個(gè)開(kāi)關(guān)）+電源模塊（指示燈和開(kāi)關(guān)），如圖所表示：軟件編寫以下：液位超聲波測(cè)距第10頁(yè)顯示模塊:

LED或液晶液位超聲波測(cè)距第11頁(yè)超聲波收發(fā)模塊:

LED或液晶液位超聲波測(cè)距第12頁(yè)深入研究問(wèn)題與方法問(wèn)題1：溫度賠償處理方法:本系統(tǒng)溫度賠償采取DS18B20數(shù)字溫度計(jì)，不需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)軟件編譯，直接將溫度輸出到單片機(jī)上。同時(shí)單片機(jī)計(jì)算當(dāng)前溫度聲速，從而實(shí)現(xiàn)賠償。液位超聲波測(cè)距第13頁(yè)問(wèn)題2：測(cè)量盲區(qū)研究

處理方法：發(fā)射信號(hào)結(jié)束時(shí)，信號(hào)存在衰減震蕩，通常叫做“拖尾”?！巴衔病迸c發(fā)射功率和介質(zhì)性質(zhì)相關(guān)。普通在1ms-2.5ms之間，在這段時(shí)間內(nèi)，“拖尾”與回波信號(hào)無(wú)法區(qū)分，這段時(shí)間長(zhǎng)短決定了盲區(qū)大小。單探頭能夠使不用考慮角度誤差，不過(guò)余震信號(hào)較大，盲區(qū)較大。本設(shè)計(jì)采取是雙探頭。發(fā)射電路上拉電阻R10、R11能夠增加超聲波換能器阻尼效果，縮短其自由振蕩時(shí)間。支架高度設(shè)置要遠(yuǎn)高于盲區(qū)，這么有利于減小誤差，也利于在實(shí)際測(cè)量中回避盲區(qū)。深入研究問(wèn)題與方法液位超聲波測(cè)距第14頁(yè)問(wèn)題3:本設(shè)計(jì)并沒(méi)有將驅(qū)動(dòng)電壓放大到20V，致使超聲波發(fā)射超聲波強(qiáng)度不高，所以測(cè)量距離也受到了一定限制;忽略了超聲波接收與發(fā)射兩個(gè)換能器和液面之間夾角。在受空間限制場(chǎng)所應(yīng)用性不強(qiáng)。方法:研究智能算法,包含機(jī)器學(xué)習(xí)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等成功應(yīng)用，提升該系統(tǒng)精度。深入研究問(wèn)題與方法液位超聲波測(cè)距第15頁(yè)超聲波液位計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)液位超聲波測(cè)距第16頁(yè)設(shè)計(jì)方案可行性及特色

1）針對(duì)專業(yè)課程設(shè)計(jì)《智能系統(tǒng)與工程》教學(xué)任務(wù)、教學(xué)重點(diǎn)和試驗(yàn)儀器設(shè)備特點(diǎn)，設(shè)計(jì)本試驗(yàn)強(qiáng)調(diào)與課程理論教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，尤其是超聲波檢測(cè)用于工業(yè)不接觸式測(cè)量，以及機(jī)器人等智能設(shè)備自動(dòng)避障系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)包括到技術(shù)知識(shí)與技能是智能檢測(cè)技術(shù)前沿基礎(chǔ)；2）學(xué)生經(jīng)過(guò)教師引導(dǎo)和勉勵(lì)，克服心理弱勢(shì)，按照教師自編口訣、“傻瓜流程入門手冊(cè)”、查錯(cuò)技巧和調(diào)試診療經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，尤其是匯總調(diào)試寶貴經(jīng)驗(yàn)，制作實(shí)錄全程設(shè)計(jì)編譯視頻文件清楚，可供學(xué)習(xí)同學(xué)重復(fù)播放觀摩,促使基礎(chǔ)微弱同學(xué)勇于動(dòng)手；3）學(xué)生得出了自己結(jié)論，設(shè)計(jì)出理論課堂上推理結(jié)論，培養(yǎng)提升了學(xué)生試驗(yàn)技能和對(duì)理論設(shè)計(jì)深入認(rèn)識(shí)；4）同時(shí)設(shè)計(jì)方案嚴(yán)格把握課堂進(jìn)程和時(shí)間安排，試驗(yàn)內(nèi)容安排按照系統(tǒng)數(shù)據(jù)流輸入到輸