【正文】 才起作用。 RST：復(fù)位輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技 術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 根據(jù)設(shè)計要求： ① 在測量前 需要先輸入一些參數(shù)； ② 系統(tǒng)計算出油的體積、重量后要通過顯示器實(shí)時地顯示出來； ③ 需要有一些控制按鈕來執(zhí)行不同的操作，因此需要用到 4 個 7 段碼顯示器和一個 3ｘ 4 的鍵盤陣列。 這些操作 也可由上位機(jī)來控制。如采用看門狗電路防止系統(tǒng)進(jìn)入死循環(huán)，對信號的處理采用了放大、濾波等措施。 圖 29 為波束斜入射到液面示意圖 圖 210 為波束斜入射到井壁示意圖 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 15 第 3 章 超聲波油量測量儀的總體設(shè)計 及硬件設(shè)計 超聲波油量測量儀的總體設(shè)計 總體設(shè)計思想 超聲波油量測量儀是根據(jù) ―回波測距 ‖的原理設(shè)計的。 由此可知，在此界面上雖然透射波的聲壓比較大，但是波的能量非常小，幾乎都被反射回空氣介質(zhì)中。由式 (22) (23)知，在空氣里， b=2ｘ 1013s2/cm，當(dāng)振動的聲波頻率戶 f=40kHz，代入式 (23)可得 a= x104cm1。 某一點(diǎn) (x 處 )瞬間所具有的壓強(qiáng)，與沒有聲波存在時該點(diǎn)的靜壓強(qiáng)之差，稱為該點(diǎn)的聲壓 (P)。 (3)超 聲波傳感器的 發(fā)射器發(fā)出信號，經(jīng)液面上方的氣體層，穿過液體層，在罐底反射，再經(jīng)過液體、氣體，直到被接收器接收。因此，實(shí)現(xiàn)聲波測距必須避開直 接測量時間的方法， 才能獲得實(shí)用的測量精度。 本次 設(shè)計的超聲波油量儀的發(fā)射器和接收器是固定在一起的，安裝在罐中表 井的蓋子上，也就是罐的頂部。25%PF 允許輸入電壓 20V 20V 20V (4)典型特性曲線 聲壓電平和靈敏度特性曲線如圖 2圖 26 所示。利用超聲波的傳播速度比光速慢的特點(diǎn)，調(diào)整用門信號控制被測物體反射的超聲波的檢測時間，可以構(gòu)成限定距離式與限定范圍式超聲波傳感器。若被檢測物體相對傳感器的檢測面為傾斜時，則有時不能檢測到被測物體。超長春工業(yè)大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 7 聲波傳感器用等效電路 (如圖 22 所示 )來分析共振頻率附近的超聲波換能器的特性： R0C1C0L1. ...Z1 圖 22 超聲波傳感器等效電路 換能器的能量用 Qm，電能用 Qe 表示。電氣方式類型包括：壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機(jī)械式方式有：氣流旋笛、液哨、加爾統(tǒng) 笛等。很早以前，人們便掌握了超聲波探傷與聲納的技術(shù)。 超聲波傳感器工作原理 超聲波傳感器基本結(jié)構(gòu)及工作原理 人們可以聽到的聲音頻率為 20Hz～ 20kHz，即為可聽聲波，超出此頻率范圍的聲音，即 20Hz以下的聲音稱為低頻聲波， 20kHz以上的聲音稱為超聲波，一般說話的頻率范圍為 100Hz~8kHz[9][13]。 與光波不同，超聲波是一種彈性機(jī)械波，它可以在氣體、液體和固體中傳播。在軟件設(shè)計中，我們采用模塊化程序設(shè)計思想，將軟件分為超聲波驅(qū)動與數(shù)據(jù)處理模塊和功能模塊，每個模塊又由若干小模塊組成。研制一種安裝、使用簡便，測量準(zhǔn)確又價格低廉的油量測量儀就是本課題要完成的任務(wù)。 人工檢尺法是利用浸入式刻度鋼皮尺測量液位，操作人員需要爬到儲罐的頂部進(jìn)行測量。2mm， METI 型磁效應(yīng)液位儀采用磁效應(yīng)原理，精度為 %， 1995 年又推出了 BL30 雷達(dá)液位儀，精度為 177。較典型的是利用超聲波穿透空氣及液體時衰減率的顯著差別來檢測液面的超聲液位開關(guān)；利用空氣和液體對振動體的阻尼差別 來檢測液位的振動式液位開關(guān)；以及利用空氣和液體電導(dǎo)率的不同來檢測液位的電導(dǎo)式液位開關(guān)。激光的光束是很窄的 ，在液位儀中通過光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成約 20mm 寬的光束，這樣即使被測物面很粗糙，漫反射光也能被傳感器接收。2mm，輸出信號符合 HART 協(xié)議或 profibus 總線標(biāo)準(zhǔn)或 FF 總線標(biāo)準(zhǔn)。目前荷蘭 Enraf 公司的 ATG 854 伺服液位儀精度可達(dá) 177。機(jī)械鋼帶式液位儀的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、價格低；缺點(diǎn)是：僅能測液位，傳動部件多，可靠性較差，又因需要罐內(nèi)安裝，維護(hù)困難。 目前使用的液位儀有以下幾種： (1)人工檢尺 利用浸入式刻度鋼皮尺測量液位，取樣測量油溫和密度，通過計算，得到儲液的體積和重量，這是至今仍然在全世界廣泛使用的儲罐計量方法，也可把它用作現(xiàn)場檢驗其他測量儀表的參考手段。 Ultrasonic Wave。 介紹了液位測量儀的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，深入討論了用超聲波作為信號源進(jìn)行液位測量的可行性及優(yōu)越性，以及產(chǎn)生誤差的各種原因，并提出了相應(yīng)的解決辦法。 這套系統(tǒng)軟硬件設(shè)計合理、工作穩(wěn)定、性能良好、檢測速度快、計算簡單、易于做到實(shí)時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到設(shè)計的要求。 作者簽名： 日 期： 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 IV 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................... I ABSTRACT .......................................................................................................................... II 第 1 章 緒 論 ................................................................................................................... 1 液位測量儀的現(xiàn)狀 ..................................................................................................... 1 液位測量儀的現(xiàn)狀 .............................................................................................. 1 儲罐液位測量儀表的現(xiàn)狀 .................................................................................. 3 超聲波油量測量儀的研究目的及意義 ..................................................................... 3 超聲波油量測量儀的研究內(nèi)容 ................................................................................. 4 第 2 章 超聲波油量測量儀測量原理 ................................................................................. 5 概 述 ........................................................................................................................... 5 超聲波傳感器工作原理 ............................................................................................. 5 超聲波傳感器基本結(jié)構(gòu)及工作原理 .................................................................. 5 超聲波傳感器的檢測方式 .................................................................................. 7 T/R40 超聲波傳感器 ............................................................................................ 8 超聲波油量測量儀測量原理 ................................................................................... 10 測量原理 ............................................................................................................ 10 超聲波測距的理論分析 .................................................................................... 11 第 3 章 超聲波油量測量儀的總體設(shè)計及硬件設(shè)計 ....................................................... 15 超聲波油量測量儀的總體設(shè)計 ............................................................................... 15 總體設(shè)計思想 .................................................................................................... 15 工作過程 ............................................................................................................ 15 超聲波油量測量儀的硬件設(shè)計思想 ....................................................................... 16 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) ....................................................................................... 16 超聲波發(fā)射電 路設(shè)計 ............................................................................................... 19 超聲波發(fā)射電路功能 ........................................................................................ 19 超聲波發(fā)射電路原理圖 .................................................................................... 20 超聲波接收電路 ....................................................................................................... 21 超聲波接收電路功能 ........................................................................................ 21 超聲波接收電路原理圖 .................................................................................... 21 8279 接口電路與鍵盤顯示電路 ............................................................................... 22 可編程鍵盤 /顯示器接口芯片 8279 簡介 ......................................................... 22 8279 接口電路設(shè)計 ............................................................................................ 24 MC1413 介紹 ...................................................................................................... 25 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 V 蜂鳴音報警接口 ...............................