【正文】 munication such as print, save the data, to better the situation on the oil storage management. Ultrasonic measurement of the fuel, low cost, simple, powerful, and traditional methods of liquid level measurement, with noncontact, high speed, high precision, automatic control, reliable and low cost advantages. Keywords: Ultrasonic liquid level measurement singlechip noncontact目錄第一章 引言 內(nèi)外液位計(jì)量儀表的現(xiàn)狀.........................................................1 1 2.............................................2.........................................................3第二章超聲波油量測量儀測量原理 4.....................................................................4 4 5 6 T/R40超聲波傳感器 7.............................................................7 7 9第三章 超聲波油量測量儀的總體設(shè)計(jì) 13....................................................................................13............................................................................................14第四章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件設(shè)計(jì) 15...............................................15 AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)..............................................................15.......................................................................16 16 16...............................................................................17 17 18 8279接口電路與鍵盤顯示電路......................................................19 8279接口電路設(shè)計(jì) 19..................................................... 21 21 DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì) 22................................................................22第五章 軟件設(shè)計(jì) 23....................................................................................23 23 23...........................................................24 24 25............................................................................................26 26 27第六章 抗干擾處理 30................................................................................30................................................................................30結(jié) 論 32參考文獻(xiàn) 33致 謝 34第一章 引言、內(nèi)外液位計(jì)量儀表的現(xiàn)狀早期國外液位計(jì)量儀表大多采用機(jī)械原理，但近年來隨著電子技術(shù)的應(yīng)用，逐步向機(jī)電一體化發(fā)展，并且發(fā)展了許多新的測量原理。(3)智能化液位儀伺服式液位儀是此類儀表的代表。(5)雷達(dá)液位儀連續(xù)式微波液位儀這幾年逐步推向市場。近年來中科院聲學(xué)所、武漢大學(xué)都研制了光纖液位測量系統(tǒng)。雖然一些地區(qū)使用了超聲波油量測量儀，但絕大多數(shù)是用集成電路設(shè)計(jì)成的，這種專用集成電路成本很高，沒有顯示，操作很不方便。第二章超聲波油量測量儀測量原理人們?yōu)檠芯亢蛻?yīng)用超聲波，己發(fā)明設(shè)計(jì)并制成了多種類型的超聲波發(fā)生器，機(jī)械方式和電氣方式產(chǎn)生超聲波發(fā)生器。給它的兩電極加脈沖信號(觸發(fā)脈沖)，當(dāng)其頻率等于晶片的固有頻率時，壓電晶片就會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，從而產(chǎn)生超聲波。發(fā)射器的發(fā)射效率由振子的電/機(jī)械變換效率與機(jī)械/音響變換的乘積決定，前者取決于振子的材料特性和結(jié)構(gòu)，后者取決于處理聲波傳播介質(zhì)的聲阻差的調(diào)整器。動圈式微音器的結(jié)構(gòu)為在磁場中放置帶有受音板的可動線圈或?qū)w帶，當(dāng)它們因超聲波而運(yùn)動時，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于受音體慣性大，因而只適用于低頻。超聲波測距的方法有很多種，如相位檢測法、聲波幅值檢測法和渡越時間檢測法等。從超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)的傳播到接收器的時間，就是渡越時間。如果這三種信號都足夠強(qiáng)，就會給信號處理帶來一定的困難，使處理器無法分辨哪個是有用的信號，從而造成測量上的誤差。一束超聲波(視為平面波)的聲壓可表示為： (211)式中，為聲壓振幅，ρ為介質(zhì)密度，軸的正方向，ω為超聲波的圓頻率，ω＝2πf，f為振動頻率，u為介質(zhì)中聲速，φ為初相，與記時起點(diǎn)有關(guān)。下面討論波被反射、折射時的情況。由于波的強(qiáng)度正比于振幅的平方，透射波的振幅已經(jīng)很小了，以后的傳播過程可以不考慮[3]。由超聲波的發(fā)射器發(fā)射超聲波，聲波遇到障礙物后反射，由超聲波接收器接收。在超聲波油量測量儀開始測距前需要通過鍵盤輸入一些相關(guān)參數(shù)，以便能按照要求計(jì)算出距離，進(jìn)而計(jì)算出油的重量、體積等數(shù)據(jù)。這樣不但減少了測量過程中的人工干預(yù)，為測量帶來了方便，而且還便于管理。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3x4的鍵盤陣列。本系統(tǒng)的內(nèi)存分配詳見軟件設(shè)計(jì)部分。,其驅(qū)動能力達(dá)不到要求，所以用了一個大功率的CMOS管IRF640來驅(qū)動超聲波傳感器的發(fā)射器。所以在放大電路之前接了一個雙向開關(guān)4066,，雙向開關(guān)導(dǎo)通，即4066的1,2管腳接通，使得放大電路的輸入端接地以屏蔽發(fā)射探頭直接傳過來的干擾信號。圖42超聲波接收電路原理圖 8279接口電路與鍵盤顯示電路 8279接口電路設(shè)計(jì)根據(jù)硬件設(shè)計(jì)思想，在超聲波油量測量儀測量之前需要設(shè)定一些參數(shù)，要有一些控制按鈕來執(zhí)行不同操作，同時有關(guān)數(shù)據(jù)需要顯示出來，即需要有顯示器和一個鍵盤陣列來實(shí)現(xiàn)這種人機(jī)對話的功能。這時由于8279的中斷請求線僅Q是高電平有效，即需要中斷時輸出高電平，而AT89C52的外部中斷口是低電平有效，所以只需在它們之間加入一個反向器74LS04就行了。其結(jié)構(gòu)框圖如圖51所示 圖51 軟件設(shè)計(jì)總體框圖軟件部分共分兩大模塊，一是超聲波驅(qū)動與數(shù)據(jù)處理模塊，二是功能模塊。因?yàn)槎〞r時間短，所以T0可采用常數(shù)自動重新裝入的方式2進(jìn)行工作，這樣能減少T0中斷服務(wù)程序執(zhí)行的時間。工作過程是：首先讓T1停止計(jì)時，禁止外部中斷0中斷，然后根據(jù)T1產(chǎn)生中斷的次數(shù)以及定時器初值的變化得到超聲波的傳輸時間T，再調(diào)用計(jì)算子程序求出油量的深度和體積，并將計(jì)算結(jié)果暫存到指定單元。油量測量儀設(shè)置3號鍵除表示數(shù)值3外，還用于油量的深度和體積顯示的切換鍵。由于此時單片機(jī)比較空閑，所以可以采用查詢方式進(jìn)行通訊。特別在數(shù)字電路中，當(dāng)電路從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)時，就會在電源線上產(chǎn)生一個很大的尖峰電流，形成瞬變的噪聲。所有的抗干擾不可能完全依靠硬件來解決，而采取軟件抗干擾措施，往往成本低，見效快，起到事半功倍的效果。工作人員要爬到油罐的頂部，從表井的頂端放入檢尺，進(jìn)行測量。設(shè)計(jì)并制作完成了超聲波油量測量儀的硬件部分，編制了相應(yīng)的運(yùn)行軟件，進(jìn)行了調(diào)試和試運(yùn)行，結(jié)果還是令人