超聲波液位計研發的探討   十

§1-4 本課題的主要任務和技術難點

目前，工業生產領域中的超聲波液位計大多數采用單片機作為液位計控制和運算的核心，硬件電路決定了測量結果的精度。因此，本課題準備在對超聲波傳播原理研究的基礎上，結合軟件編程和仿真，注重完成超聲波液位計的硬件電路的設計，特別是對單元電路中發射和接收電路及信號處理回路的設計。硬件設計的總體目標是力求在結構簡單、成本合理的前提下，盡量完善其功能。

論文采用測定超聲回波信號實現液位測量。在綜合吸收國內外先進超聲波液位測量技術的基礎上，完成以下主要工作：

◆硬件部分：本課題電路的主控芯片采用了美國Cygnal 公司推出的C8051F020 單片機，重點對超聲波發射電路、回波信號接收電路及整形電路進行了設計和優化。同時為了調試方便，設計了人機接口（鍵盤、顯示）電路、溫度補償電路、JTAG 通信電路等。

◆軟件部分：本課題的軟件部分充分利用了C8051F020 的各種內部資源，例如看門狗電路等等，實現了液位測量的各種功能。系統軟件程序包含了主模塊、通信模塊、鍵盤與顯示模塊、溫度補償模塊，其中主程序模塊包括系統初始化程序、超聲波發射接收程序和回波信號處理程序等。

綜上所述，本課題所研制的超聲波液位計應該具有以下主要技術指標：

● 12V 鋰離子電池電源或者市電供電

● 超聲波探頭采用單發單收模式

● 測量范圍：0.3～5m

● 精度：±5‰

● 具有溫度補償功能

● LED 數碼管顯示測量結果，實時顯示液位值

● 液位數據可以長期保存和備查，掉電不丟失

● 儀表參數和時間可鍵盤修改

超聲波液位計