1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 选题意义及背景

现代工业生产正处于一个有劳动密集型、设备密集型向知识密集型转变的过程。液位控制问题是工业过程中一类常见问题，如在饮料、溶液过滤、化工生产等 多种行业的生产加工过程中都需要对液位进行适当的控制，在实际生产中，通常采用系统辨识的方法，对复杂系统进行建模。 以建立一个简化的数学模型。然而对于一些控制精度较高的场合，则需要建立较精确的数学模型。这决定着系统辨识的方法不能得到很好的普及。而超声波液位测量仪具有精度高、显示方式多、集成度高、稳定性好、设定简单、能方便的组成网络等特点，使得他在工业生产中将发挥更大的作用。

传统的液位控制绝大多数是人工控制，造成了人力资源的浪费，同时安全性、可靠性都不高。针对这种现象，传统的液位控制系统不能很好的解决，这就大大降低了工业生产效率，严重制约着工业的现代化进程。而超声波液位测量系统能很好的解决这一问题，有助于工业的现代化进程。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 本论文的主要工作和内容

本文介绍一款为中小型石油开采企业开发的一套超声波油位测量仪,用于监测采油厂油井原油的产量。超声波油位测量仪以单片机系统为核心,利用超声波作为信息检测手段,以实现采油厂储油罐中的油位检测,并对测量数据进行分析处理。使用超声波油位测量仪实现现场测量,可以减少测量过程中的人工干预,方便了工作人员对油位检测的实时监控。超声波油位测量仪由硬件电路与软件程序两大部分组成。硬件电路包含了超声波发射电路、接收电路、温度测量电路,电源供电电路,处理器外围电路。软件程序包含超声波驱动程序,温度采集程序,软件滤波算法程序,通信驱动程序等。软件采用模块化设计思想,这种设计思想使得程序结构清晰,具有更高的运行效率与稳定性,也有利于程序的调试和修改。由于储油罐的横截面积很大,当高度发生微小变化时,原油储量却发生很大变化,因此,提高超声波油测量仪的测量精度很重要。另外,各种干扰因素也会使得超声波实测数据与实际数据不一致,测量数据还有可能会发生异常波动。

本设计该过程包括几个方面：

（1）分析基于单片机超声波油位测量系统的发展状况，

（2）系统功能及总体设计方案，

（3）硬件系统设计,

（4）基于单片机的超声波油位测量的软件设计

（5）系统调试等。

2.2方案选择

本论文基于单片机的超声波油位测量仪系统，主要方案围绕超声波感应与油位测量的方案，具体方案如下：

方案 ：

采用单片机为主控芯片，油位经过超声波传感器的检测，经信号处理模块，然后A/D转换，传递给STC89C52单片机，由单片机处理后计算储油罐中的油位。

超声波油位测量仪是根据“脉冲-回波测距”的原理设计的。由超声波的发射器发射超声波，声波遇到障碍物后反射，由超声波接收器接受回波。测量出传输时间，由于超声波在同一种介质中传播速度是不变的，所以根据时间和声速，就可以算出测量距离。

2.2原理框图

本课题就是针对基于单片机的超声波液位测量系统的的特点，以单片机作为控制芯片，结合超声波传感器及D/A模数转换器，设计一个油位测量系统，传递给STC89C52单片机，由单片机处理后计算储油罐中的油位。

原理框图如下所示：

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解本课题研究所需的理论知识，初步确定设计方案，撰写开题报告。

第4-8周：学习单片机和超声波测量液位的基本原理及设计方法。

第9-13周：以89c51单片机作为主控元件，完成实现超声波油位测量仪的软硬件设计和制作。

4. 参考文献（12篇以上）

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[2]terzic j, terzic e, nagarajah r, et al. ultrasonic fluid quantity measurementin dynamic vehicular applications: a support vector machine approach[m]//ultrasonic fluid quantity measurement in dynamic vehicular applications.springer international publishing, 2013:764-769.

[3]omas c.bartee.computer architecture and logic design[j].mcgraw-hill inc,1999.9