超聲波液位計研發的探討  三十三

3-2-2 軟件框圖

根據上述液位計的基本功能和工作過程，系統的軟件流程圖如圖3.2 所示。

盲區、量程自適應模塊

溫度補償模塊

鍵盤及顯示模塊

超聲波發射模塊

定時模塊

RS232 通訊模塊

§3-3 激勵脈沖信號的軟件設計

如第二章所述，本課題選用了深圳某公司生產的ＢＢＣ－ＬＨＱ50 型超聲波傳感器，它的中心頻率為50kHz ±4%，即此超聲波探頭的最佳頻率響應范圍為48kHz～52kHz。由于此頻率較高，并且為了保證探頭的最佳響應，必須保證脈沖信號的頻率處于這個范圍之中。另外，單片機的指令執行需要一定的時間，這就會影響定時的準確性，從而影響脈沖信號的頻率。由圖2.5 可知，激勵脈沖信號由兩組周期為20us 的方波組成，前后均為8 個脈沖。兩脈沖串中間有一個周期為30us 的脈沖，其占空比為1:1。

很明顯，由于這個30us 脈沖的存在，使得前后8 個方波的脈沖組雖然周期和幅值都不變，但是在時域范圍內產生了180°的相變。故激勵脈沖信號的軟件流程。

開始

T1 定時10us

T1 定時15us

發射1 個30us 脈沖

T1 定時10us

結束

發射8 個脈沖

發射8 個脈沖

§3-4 盲區及量程的自適應軟件設計

上面章節中已經詳細講過，由于超聲波探頭的結構限制，存在約30cm 的測量盲區，這個距離范圍內探頭是不能正常工作的，應當加以避免。在本課題中，為了克服盲區的影響，防止產生誤觸發信號，根據D 觸發器CD4013 的真值表知道，可以采用一直置位D 觸發器的方法來避免超聲波探頭的盲區對回波信號的影響，即SD 管腳（與單片機C8051F020 的P5.0 管腳相連）一直置“1”，那么無論CLOCK

管腳是否有脈沖，均不會改變管腳Q 的狀態，管腳Q 一直是高電平“1”，從而不會產生觸發脈沖信號停止單片機的計時，抑制了盲區的影響。在實際應用中，超聲波在空氣中的速度約為340m/s，因此只

需要置位CD4013 觸發器1ms 左右的時間就可以有效避免盲區對回波信號的影響。

超聲波液位計