基于单片机的液位检测

论文编号:JD499 附开题报告,论文字数:18545,页数:55 

摘要
原油储罐是油田存贮油品的重要设备，储罐液位是原油集输工艺的重要参数之一，精确测量液位是贮运系统信息管理的重要依据。但测量现场环境恶劣，易燃易爆，监测难度大。因此，实现油罐液位的高精度自动化计量具有十分重要的意义。本文针对特殊工况下的测量要求，提出一种以压力传感器油罐液位测量系统的设计方案。基于静压法测量液位的原理，从根本上解决了防燃防爆问题，使测量系统具有本质安全性。采用压力的敏感元件。采用高性能微控制器AT89C51，通过软硬件设计有效地实现了各路信号的识别、脉宽测量、比值处理和液位、温度的计算及显示、报警等功能。结果表明，本系统具有测量精度高、稳定性好、抗强电磁干扰等优点。
关键词油罐液位;压力测量;

选题背景及研究意义
油罐液位的测量主要是针对过程控制和生产过程中的各种参数进行测量,以用来满足石油生产及贸易过程中的需求。液态介质的计量、核算,对于油库的业务管理和交接工作有重要影响,如何更好地认识油罐自动测量技术的可行性,是我国石油行业必须认识的一个重要课题。我国从20世纪60年代就开始了油罐自动测量技术的研究开发,起步较晚,而且受客观因素的制约,主要研究生产方向仅是单一功能的液位控制装置,如称重式油罐计量仪、油料灌装控制
仪。后来由于计算机技术、电子技术在实际问题中的大量应用,我国也开始着手建立基于网络和机电一体化的油料液位控制系统,但推广应用前景并不广,而且测量精度不太高、相互通信能力较差。此外,国内的消费观念不成熟,总是想使用最新式的仪表,而又往往不了解仪表的真正性能、适不适合使用、配件是否好买、维修时间能否保证等,此外仪表的代理商为了追求销售额,夸大仪表实际的使用范围、功能、精度,这些代理商给人们的感觉往往就是买他的仪表,什么罐都可以安装、精度绝对能达到1 mm、质量方面不用担心(进口的)。这种现象严重制约了油品计量,影响了油品储运过程中过程参数的自动检测和作业流程的计算机控制与管理,形成了油库自动化管理操作的一大“瓶颈”。如何更好地实现油品收发作业自动化、检测计量自动化,形成一个能实现实时的数据信息的网络共享与发布,应是我国石油行业必须面对的一个重要课题。
目前,我国的油品计量一般采用两种方式:体积计量和质量计量,但无论采用何种计量方式,其测量数据的可靠性和准确性,对油品库存管理和贸易交接都有极大影响。而我国最原始也最为广泛应用的测量方法为人工检尺的方法,虽然这种方法已被广泛应用,但其实际应用效率低下,需花费大量的人力、时间来从事繁琐的事务性工作,作业过程安全性差,效率低,而且计量数据的及时性、可靠性、准确性不高,难以实现液位的实时在线测量。美国石油协会储罐计量分会在1987年对30家用户、20个液位仪表生产厂家所作的调查表明,国外的自动检测技术,已覆盖到立式锥顶罐、浮顶罐、密封球形罐和卧式罐等多种类型的油罐,而且产品性能和种类不断齐全[5]。随着石油工业的不断发展,计算机技术、微电子技术等的成熟应用,自动测量技术已逐渐渗透和成功应用于油罐测量领域,为提高油罐测量的自动化水平走出了重要一步,但也要看到我国油罐测量的自动化技术在软硬件的配套灵活性、产品设计计算的规范性和通用性、仪器仪表的可靠性上,与国外的液位测量技术有一定的差距。

  1 引言 4
1.1 课题的研究目的和意义 4
1.1.1　我国油罐自动测量技术的现状 4
1.1.2　几种典型的油罐自动测量技术综合比较分析 5
1.1.3　发展趋势 6
1.2课题研究内容及所做工作 6
2 电桥测量电路各部分原理及设计 8
2.1 传感器简介 8
2.2 电阻应变式压力传感器 10
2.2.1 电阻应变片 11
2.2.2 电阻应变式压力传感器的结构 12
2.3 电桥测量电路的设计 13
3 测量放大电路的设计 18
3.1 测量放大电路简介 18
3.2 测量放大电路的设计 19
4 滤波电路的原理及设计 22
4.1 滤波电路的原理 22
4.2 滤波器的主要特性指标 25
5.3 二阶滤波器 26
4.4 滤波电路的设计 27
5 数据采集与存储系统设计 28
5.1 89C51简介 28
5.1.1 89C51的特点 29
5.1.2 管脚描述 29
5.1.3 特殊功能寄存器 34
5.1.4 FLASH EPROM 存储器 35
5..1.4.1 概述 35
5..1.4.2 特性 35
5.1.5 振荡器特性 35
5.1.6 复位 36
5.1.7 低功耗模式 36
5.1.8  89C51中断控制寄存器 37
5.2 数模转换部分设计 41
5.2.1　 LM331的引脚及外部特性 41
5.2.4 采集流程说明 42
6 显示电路设计 42
6.1LED显示器 43
6.2 BCD 七段译码器7447 44
7 软件结构设计 47
7.1 数据处理程序的设计 47
8结论 50
参考文献 51
致谢 52
附录 53
A 整个系统电路图 53
B系统程序 54

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