【正文】 可以串聯(lián)在一個總線上，最后 8 位是開始 56 位的 CRC。 圖 38 DS18B20 物理連接圖 DS18B20 單總線結(jié)構(gòu)的通信過程包括了初始化、 ROM 操作命令、存貯器操作命令、處理數(shù)據(jù)。所有的 ROM操作命令均為 8 位字長， ROM 操作指令如表 36。 調(diào) EEPROM 0B8H EEPROM 中的內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 3 ， 4 字節(jié)。 讀時間隙時控制時的采樣時間應(yīng)該更加的精確才行，讀時間隙時也是必須先由主機(jī)產(chǎn)生至少 1uS 的低電平，表示讀時間的起始。 （ 4）、 DS18B20 的讀寫時序 DS18B20 的數(shù)據(jù)讀寫是通過時間隙處理位和命令字來確認(rèn)信息交換的。 Alarm ROM ECH 在溫度測量出現(xiàn)告警的情況下給出告警響應(yīng) （ 3）、存貯器操作指令 在寫入了 ROM 操作指令后，要對 DS18B20 寫入存貯器操作指令，包括溫度轉(zhuǎn)換指令（ 44H）、寫暫存器指令（ 4EH）、讀暫存器指令（ BEH）、復(fù)制暫存器指令（ 48H）等。初始化 序列包括總線主機(jī)發(fā)出一復(fù)位脈沖，接著從屬傳感器回復(fù)存在脈沖，表示傳感器工作正常，可以進(jìn)行接下來的操作。在成功的寫入操作命令后才能訪問 DS18B20 基于多傳感器融合的復(fù)雜邊界液面高度測量裝置的研究 第 23 頁 共 48 頁 的特定功能，然后總線主機(jī)才能提供六個存儲器和控制功能命令之一。 DS1820 的 測量溫度 范圍為 55℃到 +125℃ ，在 10 到 +85℃ 范圍內(nèi) ,精度為 177?；夭ㄐ盘柦?jīng)過 A0，信號得到放大，再經(jīng)過 A1 帶通濾波器濾除 40KHZ 以外的噪聲，在經(jīng)過 A2 取出回波信號包絡(luò)，通過 A3 比較器，當(dāng)電壓達(dá)到門限電平，輸出一個 觸發(fā) 脈沖，在 NET10 口輸入到EM78P153， 中斷定時計數(shù)器的計時， 得到飛行時間 。并且模塊中已經(jīng)包含了超聲波發(fā)射、接收電路以及信號處理電路，外圍接口只有四個，分別是依次分別是 VCC、 TRIG、 ECHO、GND 引腳，其中， TRIG 為觸發(fā)信號輸入引腳，當(dāng)給 TRIG 引腳至少 10us 的正脈沖 時 ，模塊自動發(fā)出 8 個 40KHZ 的脈沖方波，自動檢測回波信號。 基于多傳感器融合的復(fù)雜邊界液面高度測量裝置的研究 第 19 頁 共 48 頁 （ 7）、 TF0 和 TF1：計數(shù)溢出標(biāo)志位。 定時器 /計數(shù)器控制寄存器 TCON 要用來設(shè)置外部終端請求觸發(fā)方式、定時器運(yùn)行控制、顯示和設(shè)置外部中斷請求以及定時器終端標(biāo)志位。 STC89C52 的定時器 /計數(shù)器相關(guān)寄存器有工作方式寄存器 TMOD 和控制寄存器 基于多傳感器融合的復(fù)雜邊界液面高度測量裝置的研究 第 18 頁 共 48 頁 TCON。 硬件設(shè)計 STC89C52RC 單片機(jī) STC89C52RC 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時鐘 /機(jī)器周期和 6 時鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇。 電路工作時，計數(shù)器開始計時， AGC 電壓 隨這計數(shù)器的時間值的 增加而增加， 當(dāng)檢測到回波脈沖時，計數(shù)器 清零。 在實(shí)驗(yàn)的觀察中，盡管所測的距離不同、超聲波的反射面不同，但是 回波 信號的 包絡(luò)線波形都 具有較好的一致性，包絡(luò)形狀 大致相同，只是 幅值 不同。另外在實(shí)際應(yīng)用中還需考慮回波信號隨距離增加而衰減等因素， 采用 AGC 自動增益電路 才能獲得較好的效果。 為了消除液面不規(guī)則升降變化的影響，也可以將采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序去掉最大和最小的一部分?jǐn)?shù)據(jù)取中間數(shù)據(jù)的平均值，用這種中間平均法可以有效防止一些測量的干擾。似乎可以用反射波與回波上升沿一樣（同一探頭）來解決這個問題，但實(shí)際上由于發(fā)射波的信號幅度與接收波不同，上升時間也就不一樣，因此無法進(jìn)行補(bǔ)償。因此，在相同的 t 值時，選用較高的工作 基于多傳感器融合的復(fù)雜邊界液面高度測量裝置的研究 第 11 頁 共 48 頁 頻率的探頭可以縮短起振和衰減時間。這個傳播時間的測量精度實(shí)際就反映了液位測量精度。可以采用 多點(diǎn) 測量的辦法， 在一定時間內(nèi)，多次采樣后求平均來使測量值接近真值。一般上，可近似認(rèn)為 [15]： ）（ sm /0 . 6 0 7 T3 3 1 . 4 5C T ?? （ 24） 式中： T 為空氣溫度（℃）。 在 空氣氣壓、濕度、溫 度、密度 等因素 發(fā)生改變時，超聲波在空氣中的傳播收到影響，超聲波的速度發(fā)生改變 。氣介式超聲波液位測量系統(tǒng)是非接觸式測量，系統(tǒng)安裝維護(hù)方便。 基于多傳感器融合的復(fù)雜邊界液面高度測量裝置的研究 第 7 頁 共 48 頁 超聲波測距原理 陶瓷的壓電效應(yīng) 是超聲波傳感器 工作 的基 本 原理 。f 為振動頻率。超聲波的波長是指 超聲波的 波峰與波峰 (或波谷與波谷 )之間的距離，波長與頻率成反比，與速度成正比，關(guān)系如 (2l)所示。所以，本設(shè)計中，設(shè)計多個測距傳感器位于液位上方，測量多組數(shù)據(jù)，最后 基于一定 算法，實(shí)現(xiàn) 復(fù)雜邊界液面條件下 所測距離的最佳精確，所測的實(shí)時液位高度滿足 ),...,( 321 nSSSSfH ? 。 基于多傳感器融合的復(fù)雜邊界液面高度測量裝置的研究 第 4 頁 共 48 頁 本設(shè)計主要進(jìn)行了以下幾個方面的工作： 詳細(xì)討論了超聲波測距的相關(guān)原理，探討了影響超聲波測距精度的因素及一些解決辦法。當(dāng)周圍環(huán)境像壓力、應(yīng)變、 溫度等 發(fā)生改變 時， 使得 光纖光柵的柵距和折射率也會發(fā)生相應(yīng)的變化， 致使 光纖光柵的 反射譜和 透射譜發(fā)生變化 。 通過該算法 能夠消除 實(shí)際 超聲波 換能器與理想換能器之間的頻率特性 差 ， 使得 整個 測量 系統(tǒng)能夠維持 平坦的頻率響應(yīng) ， 并且輸出 最小的 均方誤差 。 超聲波測距技術(shù)是一種新的測距技術(shù)。 在石油、化工等企業(yè)中，多采用儲槽、容器存儲液體產(chǎn)品，這 就需要實(shí)時監(jiān)測液位變化 。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（ 復(fù)印件）。 作者簽名： 日 期： 基于多傳感器融合的復(fù)雜邊界液面高度測量裝置的研究 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 基于多傳感器融合的復(fù)雜邊界液面高度測量裝置的研究 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印 刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 基于多傳感器融合的復(fù)雜邊界液面高度測量裝置的研究 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。HCSR04 ultrasonic sensor DS18B20 基于多傳感器融合的復(fù)雜邊界液面高度測量裝置的研究 目 錄 1 緒論 ................................................................................................................................ 1 課題背景及意義 ...................................................................................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................................................................... 1 論文的主要研究內(nèi)容 .............................................................................................. 3 2 系統(tǒng)總體設(shè)計 ................................................................................................................ 5 系統(tǒng)設(shè)計思想 .......................................................................................................... 5 超聲波的傳播 .......................................................................................................... 6 超聲波測距原理 ...................................................................................................... 7 復(fù)雜液面條件 下 影響超聲波測量精度的因素 ...................................................... 8 空氣溫度因素 .................................................................................................. 8 液位波動和液面表面雜質(zhì)的因素 .................................................................. 9 超聲波傳感器之間的回波干擾 ...................................................................... 9 影響超聲波測量計時準(zhǔn)確性的因素 ............................................................ 10 減小誤差的方案 .................................................................................................... 12 基于多傳感器的多點(diǎn)測量 ............................................................................ 12 超聲波傳感器錯序工作 ................................................................................ 12 回波信號放大整形 ........................................................................................ 12 回波信號前沿分析法 .................................................................................... 13 回波信號的包絡(luò)檢測法 ................................................................................ 14 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 .................................................................