【正文】 通過實(shí)驗(yàn)觀察， LM311的輸出信號(hào)符合設(shè)計(jì)要求，可以把它作為 D 觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)。由于變壓器的輸入端的電阻很小，只有，所以在 12V電源的接入端，加了一個(gè) 150Ω的電阻用來(lái)限制電流，這樣不至于使電源部分的元件過熱。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器 (0000HFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。 GND：接地。 超聲波接收電路主要包括放大、電壓比較和中斷信號(hào)輸出等部分。 軟件部分主要包括系統(tǒng)初始化模塊、超聲波驅(qū)動(dòng)及信號(hào)處理模塊、鍵盤及顯示模塊、打印和通信模塊等，軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思想，可使程序設(shè)計(jì)思路清晰，便于調(diào)試。 入 射 波 束透 射 波反 射 波介 質(zhì) I（ 空 氣 ）介 質(zhì) II（ 油 ） 圖 28 波束垂直入射到液面的反射波和投射波 9 9 )4 3 9109 8 0/(109 8 02)/(2 33122 ???????? zzzt t 為正值，入射波和透射波相位相同，透射波具有入射波聲壓的 200% ?? rR 說(shuō)明反射波與入射波的強(qiáng)度之比為 %。 散射引起的衰減。如要求 h的測(cè)量誤差小于 1cm，已知聲速 181。25%PF 2500177。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 8 當(dāng)發(fā)送超聲波束碰到被檢測(cè)物體時(shí)，僅檢測(cè)電位器設(shè)定距離內(nèi)物體反射波的方式，從而判斷在設(shè)定距離內(nèi)有無(wú)物體通過。實(shí)質(zhì)上，超聲波發(fā)生器即是超聲波換能器：它將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成超聲波的能量 (發(fā)射換能器來(lái)完成 )和使超聲波的能量轉(zhuǎn)換成其它易于檢測(cè)的能量 (接收換能器來(lái)完成 )。在 (1/a)長(zhǎng)度上，平面聲波的振幅衰減為原來(lái)的 e 分之一，由此可以看出，頻率越高，衰減得越厲害，傳播的距離也越短。 超聲波油量測(cè)量?jī)x的研究?jī)?nèi)容 確定了總體方案后，在對(duì)超聲波測(cè)距的可行性進(jìn)行了理論分析的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、以及超聲波在介質(zhì)中的傳播特性等，研制出了超聲波油量測(cè)量?jī)x的硬件部分，編寫了相應(yīng)的軟件程序，并進(jìn)行了調(diào)試和試運(yùn)行。因此提高油 量 的 測(cè) 量精度和自動(dòng)化管理水平，其重要性是明顯的。 E+H 公司提出了一個(gè) “ 點(diǎn)放射 /棒探頭接收 ” 的概念，這樣放射源被降到最小，而且容易安裝，目前該公司研制的 FMG671 已用于過程控制。新型氣密結(jié)構(gòu)、耐腐蝕的超聲換能器可測(cè)量高達(dá) 15m的液位， E+H 公司研制的 Prosonic FMU860/861/862 超聲液位儀精度可達(dá) 177。由于滑輪機(jī)械裝置的摩擦力和鋼帶重量，這類液位儀的測(cè)量誤差一般約為 177。 關(guān)鍵詞 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)； 超聲波；液位測(cè)量 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 II Research on Oil Tank level Measurement System Abstract This research on oil tank level measure system for the practical problems, developed a single chip using ultrasonic wave level measurement. Liquid level measuring instrument introduced status and development trends, indepth discussion of the use of ultrasound as the signal source level measurement feasibility and superiority, and various reasons of generating errors, and put forward the corresponding of the solution. This subject has introduced principle and characteristic of the ultrasonic sensor in details, and the performance and characteristic of onechip puter AT89C51 of Atmel Company ,and on the basis of analyzing principle that ultrasonic wave finds range ,the systematic thinking and questions needed to consider that have pointed out. Ultrasonic level meter using ultrasonic fuel level detection make automatic detection and data processing. At the core of the design using AT89C51 lowcost, high accuracy, Micro figures show that the ultrasonic range finder hardware and software design methods. The hardware circuit includes ultrasonic transmitter circuit, receiver circuit, temperature pensation circuit and the corresponding control circuit. Software design, we design a modular program, the software is divided into ultrasonic drive and data processing modules, function modules into two categories. This circuit of system is reasonable in design, working stability, performance good measuring speeding soon , calculating simple , easy to acplish realtime control ,and it can reach industry39。s practical demand i n measuring the precision. Keywords: Single Chip Microputer。(4～ 10)mm。% FMU 40/41 超聲液位儀精度可達(dá) 177。 (8)新原理的小型液位開關(guān) 在液位儀 表 智能化的同時(shí)，一些利用新檢測(cè)原理、新型電子部件構(gòu)成的小型現(xiàn)場(chǎng)液位開關(guān)大量推向市場(chǎng)，使液位儀表呈現(xiàn)兩極發(fā)展的趨勢(shì)。從 80 年代開始，隨著微電子、計(jì)算機(jī)、光纖、超聲波、傳感器等高科技的迅猛發(fā)展，一些發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛將各種新技術(shù)、新方法、新儀表滲入到儲(chǔ)罐計(jì)量領(lǐng)域，使儲(chǔ)罐油量自動(dòng)計(jì)量達(dá)到了 “ 多功能、高精度、現(xiàn)場(chǎng)化 ”的新階段。在硬件電路的設(shè)計(jì)中，由于我們需要測(cè)的距離較長(zhǎng) (幾 米到十幾米 )，針對(duì)超聲波在傳播時(shí)呈指數(shù)衰減的特性，我們采用了最大限度提高驅(qū)動(dòng)能力、對(duì)回波進(jìn)行多級(jí)放大等措施，擴(kuò)大了測(cè)量的范圍?？紤]實(shí)際工程測(cè)量要求，在設(shè)計(jì)超聲波油量計(jì)時(shí)，選用頻率戶 40kHz的超聲波，波長(zhǎng)為 。一般是用電能和超聲能量相互轉(zhuǎn)換。若被檢測(cè)物體的檢測(cè)面為平面時(shí)，則可檢測(cè)透明體。25%PF 2400177。=344m/s ( 20℃ 時(shí) )，忽略聲速誤差，則測(cè)量時(shí)間的誤差 suuT 0 0 0 0 ???? ?? 顯然，直接用秒表測(cè)時(shí)間是不現(xiàn)實(shí)的。 [8][11]。 0 0 1 7 )4 3 9109 8 0/(4 3 9109 8 04 233 ???????T 說(shuō)明透射波與入射波的強(qiáng)度之比為 %。 為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用了一些抗干擾措施。它是用來(lái)對(duì)接收到的回波進(jìn)行放大和整形，即將回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的中斷信號(hào)。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL門電流。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) /INT0(外部中斷 0) /INT1(外部中斷 1) 1234567891011121314151617181920 2122232425262728293031323334353637383940T 2 /P 1 .0T 2 EX /P 1 .1P 1 .2P 1 .3P 1 .4P 1 .5P 1 .6P 1 .7RSTRXD /P 3 .0T XD /P 3 .1INT 1 /P 3 .3T 0 /P 3 .4T 1 /P 3 .5WR /P 3 .6RD /P 3 .7XTAL 2XTAL 1GNDINT 0 /P 3 .2VCCP 0 .0 /AD 0P 0 .1 /AD 1P 0 .2 /AD 2P 0 .3 /AD 3P 0 .4 /AD 4P 0 .5 /AD 5P 0 .6 /AD 6P 0 .7 /AD 7EA /APPALE /PROGPESNP 2 .7 /A 15P 2 .6 /A 14P 2 .5 /A 13P 2 .4 /A 12P 2 .3 /A 11P 2 .2 /A 10P 2 .1 /A 9P 2 .0 /A 889 C 51長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 19 T0(記時(shí)器 0 外部輸入 ) T1(記時(shí)器 1 外部輸入 ) /WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) /RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 21 超聲波接收電路 超聲波接收電路功能 如圖 34 所示，超聲波接收器將接收到回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào) (正弦波 )，經(jīng)過兩級(jí)放大以后，被送入電壓比較器進(jìn)行比較，電壓比較器輸出的方波信號(hào)控制 D 觸發(fā)器的時(shí)鐘端，將 D 端口上預(yù)先設(shè)置好的低電平從 Q 端發(fā)送出，該低電平作為AT89C51 外部中斷 0 的中斷信號(hào)使 AT89C51 產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中停止計(jì)數(shù)器 T1 的計(jì)時(shí)，并計(jì)算出有關(guān)數(shù)據(jù)。 D 觸發(fā)器的 D 端 AT89C51 的 管腳。12V的雙電源供電。變壓器在這里主要起隔離作用。但在訪 問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。當(dāng) P3 口寫入 ―1‖后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 VCC：供電電壓。 超聲波發(fā)射電路的作用是將單片機(jī)送來(lái)的 40kHz 的脈沖信號(hào)放大到 20V,以滿足超聲波發(fā)射傳感器的驅(qū)動(dòng)要求。硬件主要包括 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)、超 聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、 8279 接口電路、鍵盤顯示電路、打印接口電路和與上位機(jī)通信的接口電路等部分 。 如圖 28 所示，當(dāng)聲平面波垂直入射到聲特性阻抗不同的兩種介質(zhì)的平界面時(shí)，入射波的能量 I0 的一部分進(jìn)入介質(zhì) II，透射波能量為 (It)；另一部分被界面反射，仍在 I 中傳播，其能量為 (Ir) 根據(jù)能量守恒定律 0 trI I I?? (213) 聲壓反射系數(shù) 0 2 1 2 1/ ( ) /( )rr p p z z z z? ? ? ? (214) 聲壓透射系數(shù) 0 2 2 1/ 2 /( )tt p p z z z? ? ? (215) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 13 聲強(qiáng)反射系數(shù) 2 2 20 2 1 2 1/ ( ) / ( )rR I I r z z z z? ? ? ? ? (216) 聲強(qiáng)透射系數(shù) 2 2 2 20 2 0 1 1 2 1 2/ ( / 2 ) / ( / 2 ) 4 / ( )ttT I I p z p z z z z z? ? ? ? (217) 在空氣與液體（如汽油）的界面上，計(jì)算 r、 t、 R、 T 3 1 2 11 . 2 9 3 4 0 4 3 9z c k g m m s k g m s? ? ? ? ?? ? ? ?空 氣 空 氣 空 氣 3 3 1 3 2 10 . 7 1 1 0 1 4 0 0 9 8 0 1 0z c k g m m s k g m s? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?汽 油 汽 油 汽 油 波束從空氣中入射到界面， 12z z z z??空 氣 汽 油， 3 3 32 1 2 1( ) / ( ) ( 9 8 0 1 0 4 3 9 ) / ( 9 8 0 1 0 ) 0 . 9 9 9r z z z z k g m? ? ? ? ?