【正文】 asonic wave to receive enlarges and waves echo of received, returns to 89C51. The return signal is received by the probe of the ultrasonic wave, reads the value in the the interrupt produce, then figure out the height of the liquid by the single chip microputer and display it through the LED. Software part designs interrupt routine, display sequence, master routine and so on. Let program division suits hardware part, and to realize enables the system function.Key words: ultrasonic wave。近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展，計算機、微電子、傳感器等高新技術(shù)的應(yīng)用和研究，液位儀表的研制得到了長足的發(fā)展，以適應(yīng)越來越高的應(yīng)用要求。接觸型液位測量主要有:人工檢尺法、浮子測量裝置、伺服式液位計、電容式液位計以及磁致伸縮液位計等。在傳統(tǒng)原理中也滲透了電子技術(shù)及微機技術(shù)，結(jié)構(gòu)有了很大的改善、功能有了很大的提高。2玻璃管。浮子液位計：。由于滑輪機械裝置的摩擦力和鉚帶重量，測量誤差一般約為士(4一10)mm。這種方法主要應(yīng)用于測量精度要求不高的場合。敏感器件具有電阻特性，其電阻值隨液位的變化而變化，因此將電阻變化值傳送給二次電路即得到液位高度值。超聲波液位計：超聲波液位儀是非接觸測量中發(fā)展最快的一種。光纖液位儀：其測量原理與超聲波液位計類同，只是用光波代替超聲波。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)。它們的共同特點是測量的感應(yīng)元件與被測液體接觸。(2)浮子測量裝置：浮子式測量裝置采用大而重的浮子作為液位測量元件，驅(qū)動編碼盤或編碼帶等顯示裝置，或連接電子變送器以便遠距離傳輸測量信號。1mm。磁致伸縮液位計安裝容易，不需要定期維修和重新定標(biāo)，工作壽命較長。目前，智能化的超聲波液位計能夠?qū)邮招盘栕鼍_的處理和分析:可以將各種干擾信號過濾出來:識別多重回波。當(dāng)接收到回波信號時，由于來回傳播時間的延遲，發(fā)射頻率發(fā)生了改變。因為它沒有任何部件與被測物體直接接觸，特別適用于傳統(tǒng)測量儀表不能解決的測量問題。進口的液位計功能齊全，精度較高，但是價格比較昂貴且維修不是很方便。綜合而言，超聲波液位計具有非接觸、精度較高、實時測量、可靠性強等優(yōu)點，較為適合國內(nèi)市場[7]。穩(wěn)定性好，但是超聲波液位計也有其自身的局限性，主要表現(xiàn)在被測液體易揮發(fā)時，液面上方的空氣密度不均勻，會導(dǎo)致測量誤差較大:當(dāng)被測液體液位有較大波浪時，易引起聲波反射混亂，產(chǎn)生誤差。（3）通過計算，選擇控制系統(tǒng)主要元器（4）超聲波液位探測軟件系統(tǒng)方案的設(shè)計。其在空氣中的傳播速度主要與空氣的壓力和溫度有關(guān)正常條件下由于大氣壓力變化很小因此其傳播速度主要考慮溫度的影響在空氣中傳播速度為 C=+(m/s) （）其中C為超聲波聲速，t為傳播介質(zhì)的溫度。因此考慮到實際工程的需要，在設(shè)計超聲波液位計時，選用頻率等于40kHz的超聲波。頻率愈高速度愈大。 不同溫度下的水中聲速溫度（攝氏度）102025304050607080聲速（米/秒）144814831497151015301544155215551554超聲波的折射率當(dāng)聲波從一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播時，因為兩種介質(zhì)密度不同及聲波在其中傳播的速度不同，在分界面上聲波會產(chǎn)生反射和折射，其反射系數(shù)R為 （）其中，、分別是反射和入射聲波的聲強；、分別是聲波的入射角和反射角；、分別是兩種介質(zhì)的聲阻抗；其中；、分別是兩種介質(zhì)的密度，、分別是在兩種介質(zhì)里的速度。通常所說的超聲波換能器一般是指電聲換能器，它是一種能完成電能與聲能的相互轉(zhuǎn)換的裝置。前者是超聲波的發(fā)射，后者為超聲波的接收。超聲波傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)里有兩塊壓電晶片和一塊共振板。 靈敏度：，所產(chǎn)生的電壓相對于1V/。超聲波是機械波的一種，其最明顯的一個特征是方向性好，能夠定向傳播，當(dāng)碰到障礙物時能夠反射回來。用往返時間與介質(zhì)中超聲波的速度相乘，就可以得到超聲波運動的距離，然而實際的距離為所得到距離的一半，如果測量高度為h、超聲波在介質(zhì)里的傳播速度為v，傳播時間為t，可以得到： （）這個公式使用于自發(fā)自收單感應(yīng)器方式。一般說來，單探頭的自發(fā)自收工作方式是優(yōu)先考慮采用的。根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計要求，不光需要檢測部分，還需要加入運算部分。MSP430單片機比PIC單片機具有更多的優(yōu)越性，但是價格要比PIC單片機和51單片機都要高。P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令)時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。P3口除了作為一般的I/0口線外，更重要的用途是它的第二功能，: P3口第二功能表端口引腳第二功能RXD （串行輸入口）TXD （串行輸出口） （外中斷0） （外中斷1）T0 （定時/計數(shù)器0）T1 （定時/計數(shù)器1） （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，然這必須是該器件是使用12V編程電源Vpp。 發(fā)射電路設(shè)計發(fā)射電路的主要目的是驅(qū)動超聲波發(fā)射探頭內(nèi)的壓電晶片振動，使之發(fā)出超聲波，并且發(fā)射的超聲波具有一定的能量，可傳播較遠的距離，實現(xiàn)測量的目的。高速光耦光耦合器主要由一個發(fā)光二極管和一個光敏二極管同時封裝在一個外殼內(nèi)組合而成的轉(zhuǎn)換元件。同理，光耦合器5腳輸出低電平信號。（b）所示，為一階微分電路波形圖。系統(tǒng)應(yīng)用它的快速開通和關(guān)斷的特性來控制300伏脈沖的輸出。當(dāng)a點為高電平，此信號經(jīng)一階微分電路，在R3兩端輸出正的尖脈沖信號，此時，雙向可控硅導(dǎo)通。在超聲波接收電路中放大器選用AD811,前兩極之間外接RC電路組成高通濾波器，后兩極之間外接選頻電路，有效的抑制噪聲。接收電路應(yīng)用了三級放大，一級放大的正相輸入端經(jīng)1M電阻接地，由于此電阻遠遠大于100，因此，從JSXH來的電壓全部加在AD811的正極輸入端。輸出阻抗：11。15V電源電壓時，共模電壓177。因此，它具有兩個截止頻率（即上限截止頻率和下限截止頻率），設(shè)低頻段的截止頻率為fp1，高頻段的截止頻率為fp2，頻率為fp1到fp2 之間的信號可以通過，低于fp1或高于fp2的信號被衰減的濾波電路稱為帶通濾波電路。當(dāng)時，U0=U0M。三級放大電路的放大倍數(shù)為倍,則電壓變?yōu)?，此后電壓波形?jīng)過電容C9，這時負半周部分將被二極管濾掉，正半周部分在C9，累計到12V ，通過電壓比較器可產(chǎn)生12V的電源脈沖，此脈沖作用于6N137的3管腳，4管腳導(dǎo)通，6N137的6管腳產(chǎn)生一負脈沖，使輸出引腳6產(chǎn)生正脈沖，若此時在U16B引腳5加入正脈沖，便可產(chǎn)生負脈沖信號使單片機的外部中斷INT0產(chǎn)生中斷。Q0接8279的A0口，當(dāng)A0為高電平時，送的是命令；A0為低電平時，輸出的是數(shù)據(jù)。CLK（系統(tǒng)時鐘）：輸入線，用于8279內(nèi)部定時，以產(chǎn)生工作所需要的時序。、（讀、寫信號）：輸入，低電平有效。RL0—RL7 （回復(fù)線）：輸入，它們是鍵盤矩陣或傳感器矩陣的列信號輸入線。其命令字的格式和功能介紹如下：顯示方式設(shè)置命令字：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0000DDKKK（D4D3）為顯示方式，在本設(shè)計中設(shè)置為00—8個字符顯示，左端輸入。由于人們的視覺暫留現(xiàn)象和發(fā)光二極管的作輝效應(yīng)，因此，人們認為每個LED都在穩(wěn)定顯示。P17=0。while(sel==1){jf=8279。dl_ms(1)。f3=0。TMOD=0X12。IT0=1。((BYTE*)$position)[1]=STL2。本次設(shè)計中，硬件部分，超聲波發(fā)射電路將AT89C51單片機送來的20ms的方波脈沖信號放大到300V，以滿足超聲波發(fā)射探頭的發(fā)射需要。首先感謝我的導(dǎo)師隋濤老師，在隋老師的言傳身教和悉心指導(dǎo)下，我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計的選題及設(shè)計。系統(tǒng)以AT89C51單片機為設(shè)計核心，測量得到超聲波的傳播時間，計算出傳播的距離，從而得到所要測量的液位距離。buf[1]=(h1%1000)/100。ST1=SSL。TR0=1。CKCON=0X18。TR1=1}}Else{p10=1value2=0。}void intt0(){if(f2==1){valuel。} 8279A=0x00。}T0中斷服務(wù)程序：void toint() interrupt1{ f2=1。所謂中斷是指中央處理器CPU正在處理某件事情的時候，外部發(fā)生了某一事件，請求CPU迅速去處理，CPU暫時中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)入處理所發(fā)生的事件，處理完后，再回到原來被中斷的地方，繼續(xù)原來的工作，這樣的過程稱為中斷。AAAA（D3D0）：為顯示RAM單元地址，用來尋址顯示緩沖器RAM單元中的一個單元。該信號線用來擴充鍵開關(guān)的功能，可以用作鍵盤的上、下?lián)豕δ苕I。IRQ（中斷請求）：輸出，高電平有效。當(dāng)復(fù)位信號RESET=1時，8279被復(fù)位，復(fù)位后的狀態(tài)如下：① 16個字符顯示——左入。 74LS373引腳圖顯示器接口Intel8279在電路中起驅(qū)動LED顯示的功能。本系統(tǒng)采用8279來驅(qū)動LED的顯示?？梢?，在比較器的輸入端進行模擬信號大小的比較，在輸出端則以高電平或低電平（即為數(shù)字信號“1”或“0” ）來反映比較結(jié)果。其傳遞函數(shù)為： T（j）=| T（j）| 式中 |T（j）|=設(shè) 則 T（j）= ，（b）所示。（4）內(nèi)部具有短路保護功能。；采用177。每一級的放大倍數(shù)均不同。，開始發(fā)射，并立即啟動定時器T1計時，接收到的兩次電信號經(jīng)接收電路進行三極放大、比較器比較，光耦和開關(guān)電路產(chǎn)生中斷信號，送回單片機作為外中斷INT0的觸發(fā)信號，引起CPU的兩次中斷。由于電容兩端的電壓不能突變，因此，在C3的另一極板上迅速產(chǎn)生300V電壓。電源電路電源電路由整流電路加濾波電路組成，整流電路是將交流電變?yōu)槊}動直流電，但其中含有大量的交流成分，離所要求的平滑直流狀態(tài)還差得太遠。表示，不再劃分成陽極或陰極。輸入電壓為V1，幅值為E ,寬度為的矩形脈沖波，輸出電壓V2=VR。又由于它具有單向信號傳輸功能，因而具有脈沖轉(zhuǎn)換和直流電平轉(zhuǎn)換的特性。發(fā)射脈沖可以由單片機或振動器來實現(xiàn)。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端[16]。：程序儲存允許(}輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C51山外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使片片機復(fù)位。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和其它控制信號。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（I181。它是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含有4K bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器（PEROM）和128 bytes的隨機存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準的MCS51指令系統(tǒng)兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和FLASH存儲單元，功能強大，AT89C51單片機可以提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 超聲波液位探測系統(tǒng)總體框架圖超聲波儀液位探測系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成。但是，單發(fā)單收的探頭檢測死區(qū)較大。如果采用一發(fā)一收雙感應(yīng)器方式，那么探頭就不在采用垂直于介質(zhì)面發(fā)射的方式，因此用上面的公式計算的出來就不在是真實高度，而是超聲波經(jīng)過的路程。超聲波的測距原理是通過發(fā)射聲波傳感器由脈沖信號激勵發(fā)出超聲波，通過傳聲媒介傳到被測液面，形成反射波，反射波再通過傳聲介質(zhì)返回到接收傳感器，傳感器把聲信號轉(zhuǎn)換成電信號，由儀表計算出超聲波從發(fā)射到接收所傳播的時間，再根據(jù)超聲波在介質(zhì)中傳播的速度計算出來回的直線路徑的長度，從而得到所測距離的長度。當(dāng)離開中心頻率，靈敏度下降，當(dāng)下降到一定值(dB數(shù))時，兩頻率之間隔為帶寬。相反，電極間未加電壓，則當(dāng)共振板接收到回波信號時，將壓迫兩壓電晶片振動，從而將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，此時的傳感器就成了超聲波接收器。通常我們一般使用PVDF壓電薄膜材料，此材料除了具有良好的物理性能外，在厚度、面積上有很大的選擇余地，易于加工且頻率范圍寬，常用來制成的超聲換能器。超聲換能器通常都有一個電的儲能元件和一個機械振動系統(tǒng)。則反射系數(shù)R為