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　　摘要：本文设计开发了一种采用超声波测位原理，并基于Zigbee技术进行液位数据无线传输的货车水箱液位测量装置。设计阶段超声波传感器端采用了超声波测距声速补偿和时间修正法以提高数据精确性。最后设计了Zigbee无线收发模块和超声波传感器硬件电路模块，并进行了软件代码的开发。该装置具有结构简单、精度高、成本低、安装快捷、使用方便等优点。

　　引言

　　目前货车、挂车等牵引车驾驶室和车厢之间相距比较远，如采用有线方式进行传感器数据采集和传输，必须布置足够长的线束，不仅使设备安装不便，还会出现安全隐患，因此本文采用Zigbee方式进行数据采集和传输。

　　将超声波液位计合理安装在车厢水箱上方，通过超声波测距模块对水箱水位进行测量，并将数据经Zigbee发送模块传输到安装在驾驶室内的接收模块，最后将数据通过显示模块12864或者1602进行显示，这样驾驶员可以直接观察水箱水量的使用情况，从而摒弃了停车观测或通过驾驶员经验来对水位进行判断。

　　硬件设计

　　如图1所示，Zigbee液位测量系统由超声波测距模块、Zigbee发送模块、Zigbee接收模块和显示装置组成。Zigbee发送模块驱动超声波测距模块对水位进行测量，将采集到的数据进行处理并发送给Zigbee接收模块，Zigbee接收模块驱动12864显示屏进行数据显示。其中Z-STACK协议已经集成12864显示屏驱动函数，无需重新设计。　　

 

　　超声波测距模块

　　超声波测距模块包括发送、接收电路以及接口电路。为了便于超声波的发送和接收，本方案采用共振频率为40kHz的超声波探头，其发射探头选用TCT40-10F1，接收探头采用TCT40-10S1。

　　超声波模块共3个，图2是超声波模块2发射电路原理图。OUTPUT_2输出的40kHz方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后进到超声波换能器的另一电极。用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻，除了可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力，可以增加超声换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间。

关键词： Zigbee 超声波 传感器 201211