单片机液位检测系统.docVIP

目 录 摘　要 1 第1章?绪?论 1 1.1超声波油罐液位检测系统的研究意义 1 1.2罐液位检测仪表的现状 1 1.3油罐液位检测系统的发展趋势 2 1.4 论文主要内容 3 第2章超声波液位检测原理 5 2.1超声波的基本特性 5 2.2超声波检测的基本原理 10 2.3超声波传感器电路的设计 10 2.4超声波传感器驱动电路 11 2.5本章小结 14 第3章?系统硬件设计 16 3.1?主控制电路 16 3.2单片机简介 16 3.3键盘电路 20 3.4显示电路 20 3.5报警电路 21 第4章?系统软件设计 22 4.1?应用程序整体设计 22 4.2.超声波发生子程序和超声波接收中断程序 23 4.3?键盘程序设计 25 4.4?计算液位程序设计及报警程序 25 结论 26 致 谢 2 附件 1 第章?绪?论??之间，很小的测量误差会造成很大的绝对误差。因此提高液位的计量精度和自动化管理水平，其重要性是明显的。相比于其他接触式检测方法，超声波检测具有无接触、无机械传动等优点，因此安装维护容易，使用寿命长，测量精度高；相比于雷达、激光等非接触式检测方法，超声波检测具有价格便宜、无污染和信号处理相对容易的优点[2]因此研究超声波液位检测系统对提高液位检测的自动化水平和检测精度有很强的现实意义。 1.2罐液位检测仪表的现状 国外液位计量仪表早期大多采用机械原理，但近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化发展，并且发展了许多新的测量原理。在传统原理中也渗透了电子技术及微机技术，结构有了很大的改善，功能有了很大的提高。从国外液位仪表发展的技术动向看，智能化和非接触测量方式的液位仪成为当前主要研究热点。目前使用的液位仪主要有以下几种： (1)人工检尺浸入式刻度钢皮尺测量液位，取样测量油温和密度，通过计算，得到储液的体积和重量，这是至今仍然在全世界广泛使用的储罐计量方法，也可把它用作现场检验其他测量仪表的参考手段。人工液位测量的精度一般为±2 mm的人为误差[3] (2)机械钢带式液位仪60年代到80年代初期，开始研制和使用各种钢带式液位仪。这种液位仪采用一个又大又重的浮子，由一条多孔钢带将浮子连接至一个恒转矩装置或平衡锤。浮子的重量足以带动多孔钢带通过齿轮装置推动机械计数器作现场显示，同时带动电动变送器，以便获得远距离显示。钢带式液位仪的优点是：结构简单、价格低；缺点是：仅能测液位，传动部件多，可靠性较差，又因需要罐内安装，维护困难。适用范围为存储非腐蚀液体的常压罐、高压罐。 (3)智能化液位仪伺服式液位仪是此类仪表的代表。这类仪表通过一个平衡浮子和重力敏感装置，测量浮子的重量(在液面、液内、界面上有不同的浮力)，并控制伺服电机动作升降浮子，跟踪液位变化，同时发出远传信号。由于几乎没有传动部件，因此仪表可靠性高。目前，荷兰Enraf公司的ATG 854伺服液位仪精度可达±1 mm，主要适用于储油罐的精密计量。在美国、荷兰和德国等国家都已被计量管理部门认可，可以作为货物交接依据[4] (4)超声波液位仪超声波液位仪是非接触液位仪中发展最快的一种。该技术基于超声波在空气中的传播速度及遇到被测物体表面产生反射的原理[19]。新型气密结构、耐腐蚀的超声换能器可测量可达15 m以上的液位，E+H公司研制的Prosonic FMU860/861/862超声液位仪精度可达±0.2%，FMU 40/41超声液位仪精度可达±2 mm，输出信号符合HART协议或profibus总线标准或FF总线标准[5] (5)雷达液位仪连续式微波液位仪这几年逐步推向市场。它通常采用调频雷达原理，利用同步调频脉冲技术，微波发射和接收器安装在罐顶，向液面发射频率调制的微波信号，收发信号的差频正比于罐顶到液面之间的距离。荷兰Enraf公司的Radar872液位仪采用同步调频脉冲技术，精度达±2 mm。法国AUXTTROL公司的TA840雷达液位仪采用多点平面天线技术，信号是通过RS485传输，精度可达±l mm。德国Krohne公司的BM70P雷达液位计采用HART协议，精度可达±l mm。另外，非接触仪表还有激光液位仪和γ射线液位仪。目前国内计量仪表的发展主要采用引进加仿制等手段，还有许多合资企业代理国外相应产品。近年来中科院声学所、武汉大学都研制了光纤液位测量系统。北京航天智控工程公司研制的UBG光导电子液位仪精度可达±2 mm，MET—I型磁效应液位仪采用磁效应原理，精度为0.05%。总后油料研究所必威体育精装版研制的UGJ98型光导式油罐计量遥测系统，采用光栅干涉原理，以圆光栅传感器为核心，结合高速数据采集和抗干扰处理技术及RS－485总线标准，实现了机光电一体化，一次仪表不带电，系统综合精度达到±2 mm[6][7] 1.3油罐液位检测系统的发展趋势 通常