【正文】 ......................... 3 第二章 分段電容式液位測量原理及方法 .................................... 4 2． 1 傳統(tǒng)電容式液位測量的介紹 ....................................... 4 傳統(tǒng)電容式液位測量的原理 .................................. 4 電容式液位測量方法在油水界面檢測中遇到的問題 ............ 5 分段電容式液位測量的原 理 ........................................ 6 分段電容式液位測量的原理 .................................. 6 幾種特殊情況的處理 ........................................ 7 微小電容測量原理 ................................................ 7 第三章 系統(tǒng)總體設計 ..................................................... 9 課題需要實現(xiàn)的功能及要求 ........................................ 9 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能及要求 ...................................... 9 系統(tǒng)的主要技術標準 ........................................ 9 系統(tǒng)總體結構設計 ............................................... 10 傳感器結構 ................................................ 10 系統(tǒng)功能模塊劃分 .......................................... 11 第四章 系統(tǒng)硬件設計 .................................................... 13 硬件電路的總體設計 ............................................. 13 硬件電路的可靠設計 ....................................... 13 硬件電路設計劃分 .......................................... 13 單片機的選用 ................................................... 13 主控電 路設計 ................................................... 14 ATmegal6 單片機電路設計 .................................. 14 人機接口電路設計 ......................................... 16 第五章 系統(tǒng)軟件設計 .................................................... 17 濰坊學院本科畢業(yè)設計（論文） II 軟件總體設計 .................................................... 17 ATmegal6 單片機軟件總體設計 .................................... 17 ATmega8 單片機軟件總體設計 ..................................... 18 第六章 結束語 .......................................................... 19 參考文獻 ................................................................ 20 致 謝 ................................................................... 21 濰坊學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 摘要 ： 溢油回收 過程中進行油水分離時，檢測油氣、油水界面所在位置以及油層厚 度是至關葦要的一個環(huán)節(jié)，不僅需要能夠同時檢測油氣、油水兩個界面，還需要保證檢測結果是實時連續(xù)的，要求具有較快的檢測速度。據(jù)統(tǒng)計， 1973— 20xx年，我國沿海共發(fā)生大小船舶溢油事故 2635起，其中溢油 50噸以上的重大船舶溢油事故共 69起，總溢油量 37， 077噸，平均每年發(fā)生兩起，平均每起污染事故溢油量 537噸 [1] 。隨著科學技術的發(fā)展，近幾年來國內外學者對于雙界面液位測量技術和裝置 的研究取得了很大的進展，發(fā)明了很多用于液位測量 的儀器儀表，根據(jù)測量方式可以分為接觸式和非接觸式兩類。在環(huán)境不變的情況下總電容 C與油的高度呈線性關系。 表 21水的介電常數(shù)與溫度的關系 溫度 0 10 20 30 40 50 介電常數(shù) 88 84 80 76 73 70 (2)通過傳統(tǒng)電容式液位測量的原理介紹，可以知道該方法適合測量兩種介質單一界面的位置，而并不適宜用于二種介質的油氣、油水界面雙界面的檢測。 每一段的等效電 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0C C C C C C C C C C、 、 、 、 、 、 、 、 、。為了防止這種情況出現(xiàn)，當傳感器開始使用時或者使用環(huán)境改變時進行一次初始化，首先將十段電容傳感器空管，測量空管電容值，然后將十段電容傳感器充滿所測油品，測量滿油電容值，最后將十段電容傳感器充滿水，測量滿水電容值，測量得到的 30個初始值將存入單片機內的數(shù)據(jù)存儲器中，供液位計算使用。 因此電容測量電路必須滿足以下要求： 濰坊學院本科畢業(yè)設計（論文） 8 (1)測最小電容、動態(tài)范圍大、線性度好。 收油裝置用于海上環(huán)境，海面情況復雜，有各種隨機信號的干擾，因此傳感器需要具有較強的抗干擾能力。防水盒上方安裝有狀態(tài)指示燈、按鍵和 LCD顯示屏，實現(xiàn)傳感器工作指示和人機交互。采用獨立的電容測量模塊就可以使被測電容一直接入并處于穩(wěn)定狀態(tài)而不需要電子開關選通通道．也不需要等待電容測量模塊的穩(wěn)定，從而減小了總體測量時間，提高 測 量頻率。 工作指示為 5個 LED燈管，包括主電源指示、傳感器電源指示、運行指示、數(shù)據(jù)傳輸指示、系統(tǒng)運行異常指示。元器件是組成系統(tǒng)的基本單元，其特性好壞和穩(wěn)定性與儀表的性能和可靠性息息相關。 影響可靠性的外部因素是指工作環(huán)境巾的導致系統(tǒng)不可靠工作的外部因素。選擇單片機的原則是根據(jù)測量的要求，從整個系統(tǒng)的功能、性能、可靠性、研發(fā)成本、使用效率等多方面進行綜合考慮，從實際出發(fā)，適當選擇。 采用四個按鍵實璣用戶輸入，當按鍵按下時，對應端口的信號呈低電平狀態(tài)，上拉電阻可以保證在沒有按下按鍵時，端口的信號呈高電平狀態(tài)。通過按鍵操作能夠讀取十段電容傳感器測量值，并通過 LCD進行顯示，供用戶調試使用 [17] 。 濰坊學院本科畢業(yè)設計（論文） 19 第六 章 結束語 本傳感器的設計這期間經歷了選題，需求分析，原理的設計和改進，傳感器總體設計，硬件各模塊的設計，軟件的設計，傳感器的分析。能夠滿足顯示要求，使用簡單的 1602LCD等等。從開始的畢業(yè)設計講課答疑，平時資料的搜集，一直到現(xiàn)在畢業(yè)論 文的最終完成，老師在每一個階段都激勵著我們前進。 (2)小電容檢測的最重要的問題，是如何最大限度減少線路電容和元件電容的干擾。通過按鍵操作能夠設定判斷油氣界面和油水界面的閾值。 其中， LED數(shù)碼管顯示器如圖： 圖 LED數(shù)碼管 LED 動態(tài)顯示電路： 18 05 1P 2. 0P 2. 1P 2. 2P 2. 3P 2. 4P 2. 5P 2. 6P 2. 7B 7B 6B5B4B3B 2