摘 要

油罐液位检测作为油气储运工程中一个重要的环节，其精度要求随着微机电系统和实际生产生活需要的发展也在不断提高。液位检测数据的准确与否直接关系着后续控制操作的正确与否，因此，研究设计一套实用性强、精度要求较高的检测系统意义重大。

本文以单个储油罐的液位检测为研究对象，设计了基于STC89C52单片机系统和超声波液位传感器完成液位数据的采集和处理，设置了液晶模块实时现场显示，无线蓝牙通信可以实现与远程上位机的通讯，同时根据超声波传输特点，设置温度数据采集，进而实现温度补偿。另外完成了远程上位机显示界面的设计，实现了在LabVIEW中数据实时显示、存储、报警等功能，以便于后续进行测量数据的参考核查。

整个系统设计在满足精度要求的前提下始终坚持实用性与技术经济性的结合，在实现功能要求的前提下尽力优化软硬件设计框架。检测系统模块化的设计使得调试简易，维护简便。 经过调试与实验，系统稳定可靠，实用性强，满足设计要求。

关键词：油罐液位；单片机；超声波

Abstract

As an important part of oil and gas storage and transportation projects, the accuracy of tank level detection requirements with the micro-electromechanical systems and the actual production and life needs of the development is also rising.The accuracy of the level detection data is directly related to the follow-up control operation is correct or not.Therefore, the study design a set of practical, high precision detection system is of great significance.

In this paper, the liquid level detection of a single oil storage tank is taken as the object of study. The collection and processing of liquid level data are designed based on STC89C52 single chip microcomputer system and ultrasonic liquid level sensor.Set the LCD module real-time live display, wireless Bluetooth communication can be achieved with the remote host computer communication, according to the characteristics of ultrasonic transmission, set the temperature data acquisition, and then achieve temperature compensation.And completed the remote host computer display interface design, and realize the real-time data display, storage, alarm and other functions in LabVIEW, in order to facilitate the subsequent measurement data reference verification.

The whole system design has always adhered to the combination of practicability and technical economy under the premise of meeting the requirement of accuracy.The system optimizes the design framework of hardware and software on the premise of realizing the functional requirements.The modular design of the system makes the system easy to debug and convenient to maintain.

After debugging and experiment, the system is stable, reliable, practical and meets the design requirements.

Key words: tank level; single-chip microcomputer; ultrasonic

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2国内外发展现状及发展趋势 1

1.3本论文主要内容与结构 3

第2章 液位检测原理分类 4

2.1 液位检测分类介绍 4

2.2压力检测法 5

2.3 电容法 6

2.4超声波法 7

2.4.1 超声波理论介绍 7

2.4.2 超声波法工作原理介绍 8

第3章 液位检测系统方案设计 10

3.1 总体设计 10

3.2 传感器选择 11

3.2.1 超声波传感器的优势 11

3.3 通信传输方式选择 13

3.4 上位机系统软件设计 13

3.4.1 LabVIEW软件主要特点 13

3.5 经济分析与核算 14

第4章 系统硬件设计 15

4.1 STC89C52单片机 15

4.2超声波液位检测模块 17

4.2.3 JSN-SR04T一体化超声传感器工作原理 17

4.3 液晶显示 19

4.4 通信传输 21

4.4.1 蓝牙通信模块介绍 21

4.5 温度测量模块 22

4.5.1 温度传感器介绍 22

第5章 系统软件设计 24

5.1 软件整体设计 24

5.2 单片机系统软件设计 25

5.2.1 超声波测液位程序设计 25

5.2.2 LCD液晶显示软件设计 26

5.2.3 温度测量软件设计 27

5.2.4 串口发送蓝牙通信软件设计 29

第6章 系统调试与实现 31

6.1基于LabVIEW的界面设计 31

6.2 液位检测实现 35

6.3 温度补偿和精度分析 37

结论 40

参考文献 41

致谢 43

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

在现代石油化工、生物、气象等领域，液位的检测得到了广泛应用，贯穿着生产生活的始终。随着检测技术的进步与应用标准的提高，对于检测精度的要求逐步提高。就检测领域环境而言，有的检测系统被应用于高温高压环境下，有的检测系统被应用于真空或易腐蚀环境中。在石油化工领域，液位测量数据的准确与否直接关系着生产与应用是否安全，因此，对于石油储备设施──油罐的液位进行高精度检测是必不可少的。

众所周知，石油化工领域主要储存方式是将原油储存在油罐内，想要得到油料的准确存储量需要对液位这一参数进行高精度的检测。在所熟知的油气储运领域，对于原油油罐液位进行检测就显得超乎寻常的重要，其目的是获得油料的储存量数据，以实现对罐内压力、罐内剩余容积等数据的掌控^[1]。就当前油罐内液位检测的形势来看，仍旧存在着很大一部分检测方法比较原始，如人工测量等，通过操作人员固定时间间隔进行手工投油尺，读记数据得方式，但这样会带来检测偏差较大的坏处，而且测量效率较低，安全隐患也比较突出，人身安全受到威胁。在储液罐液位检测领域，特别是涉及到易燃易爆、高温强酸碱、密闭高压条件下，要实时监控罐体状态是一件很困难的事，在此环境下，液位数据的测量不仅关系着生产的安全与可靠，还对罐压、漏液量等参数的稳定造成影响。

伴随着社会进步，这几年新能源技术、微电子技术和传感器制作工艺进步明显，使得智能化思维拓宽到液位检测领域里来。基于单片机开发的油罐内液位检测系统因为软件与硬件合成度较高，测量精度要求适中，功耗低等优点在实际生产生活中得到了广泛应用。在单片机液位监控系统中，设置液位上下限警戒进行监控报警，可以使操作人员通过对生产应用过程进行有效的调理，进而使液位保持在正当的范畴之内。液位的高精度检测，是近年来石油化工行业高速发展的必然要求^[2]。能够运用高精度液位传感器，运用所拥有的软件编程能力，配合高效合理的硬件电路，设计出满足高精度液位检测要求的检测系统是必然选择。

1.2国内外发展现状及发展趋势

经过不断的努力探索，工程技术人员已经研发了种类多样、用途各异的液位检测系统。尤其是近三十年来，由于微型机械电子处理系统日渐更新与大量应用，液位检测系统智能化水平不断提高。