0引言
　　液位包括液位信號器和連續液位測量兩種。液位信號器是對幾個固定位置的液位進行測量，用於液位的上、下限報警等;連續液位測量是對液位連續地進行測量，廣泛應用於農田灌溉、定量施量

、高爐衝渣水位測量
、環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)等(deng)農(nong)業(ye)生(sheng)產(chan)領(ling)域(yu)，具(ju)有(you)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。目(mu)前(qian)
，對(dui)液(ye)位(wei)測(ce)量(liang)的(de)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)不(bu)僅(jin)愈(yu)來(lai)愈(yu)高(gao)
，且(qie)需(xu)要(yao)測(ce)量(liang)儀(yi)能(neng)夠(gou)適(shi)應(ying)一(yi)些(xie)特(te)殊(shu)環(huan)境(jing)，如(ru)高(gao)溫(wen)、高壓、強放射性及強腐蝕性等條件。液態肥因其生產費用低、肥效高、易吸收、jiezhizengchanxiaoguoxianzhujishiyongguochengzhongkeyigenjuxuyaojiaruturangsuoqueshaodezhiwuyingyangyuansudengyoushixunsudedaoleguangfanyingyong。erbianliangshifeizuoweinongyedezhongyaobufen，qijishujichujiushiduiyefeiyeweidezhunquekongzhi。muqianshichangshang
，yeweikongzhixitongdazhikefenweiyixialiangzhong:
1)機械式控製係統。機械式控製係統結構簡單、成本低廉;但這種控製裝置故障多
、誤動作多，且隻能單獨控製，與計算機進行通信較難實現。
2)交流調壓/變頻調速控製係統。該係統是通過安裝在水泵出口管道上的壓力傳感器，把出口壓力變成標準工業電信號的模擬信號
，經過前置放大
、多路切換、A/D變換成數字信號傳送到單片機，經單片機運算與給定量的比較，進行PID運算
，得出調節參量;經由D/A變換給調壓/變頻調速裝置輸入給定端，控製其輸出電壓變化，來調節電機的轉速，以達到控製水位的目的。
　　本文以液態施肥機為依托，針對一定體積的液肥進行液位試驗，通過以單片機和投入式液位計為主要硬件資源設計硬件電路，畫出相應的軟件流程圖進行測試。數據分析驗證表明:該傳感器在液肥液位測量中安裝維護方便，能適應液肥這種特殊環境
，其容量和液位高度的測量誤差也滿足實際要求。
1係統工作原理及組成
　　微壓式液位計采用的是壓力敏感元件實現力－電轉換。傳感器的液位量程是0～1．3m
，且這段量程液位所對應的深度約合壓力相比其他要小很多，因而稱其為“微壓式”。本係統是所選的正是微壓式傳感器，它將液位信號轉換為4～20mA標準電信號輸出。
　　若設所測液體密度為ρ
，液位高度為h，大氣壓為ρ0，重力加速度為g，則液體所受壓力p=ρgh+ρ0。這時，為抵消大氣壓力變化所帶來的測量誤差，傳感器變送器部分采用導氣電纜將大氣壓力ρ0引入敏感元件的負壓腔，進而使p=ρgh。顯然
，若已知液體密度，通過測取壓力p就可換算出相應的液位高度。
1．1單片機選型
　　該係統結構相對簡單、運行速度快，考慮到功能和成本兼顧
，采用以擴展性51係列單片機STC12C5412AD為核心控製元件。該芯片具有12kB用戶可自行安排的FLASH及FEPROM空間比例;在同樣的工作頻率下，平均指令運算速度是普通8051的8～12倍［4］，滿足係統對數據處理的要求，且掉電模式可由外部中斷喚醒，適用車載信息係統。係統設計方案圖如圖1所

1．2投入式液位計選型
　　其(qi)基(ji)於(yu)所(suo)測(ce)液(ye)體(ti)靜(jing)壓(ya)與(yu)該(gai)液(ye)體(ti)的(de)高(gao)度(du)成(cheng)比(bi)例(li)的(de)原(yuan)理(li)，再(zai)將(jiang)靜(jing)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)為(wei)電(dian)信(xin)號(hao)，實(shi)現(xian)非(fei)電(dian)量(liang)到(dao)電(dian)量(liang)的(de)變(bian)換(huan)，利(li)用(yong)這(zhe)一(yi)特(te)性(xing)來(lai)完(wan)成(cheng)對(dui)液(ye)位(wei)的(de)測(ce)量(liang)。主(zhu)要(yao)技(ji)術(shu)參(can)數(shu)如(ru)下(xia):量程1．3m，精度0．5%Fs，電壓18～36VDC，輸出4～20mA。
其優點包括:①能實時測量罐內各點液位;②直流4～20mA標準電流信號輸出;③密封性好，測量元件不與液肥直接接觸，避免了液肥對元件的腐蝕。
2硬件電路設計
2．1電源電路設計
　　電源電路圖如圖2所示。圖2中，為了保證液位傳感器能獲得24V的直流供電，選用具有DC－DC單片控製電路功能的MC34063芯片，片內包含有溫度補償帶隙基準源
，能輸出1．5A的開關電源，且是使用最少的外接元件構成的升壓變換器、降壓變換器和電源反向器［5］。

　　本係統電源電路采用具有升壓轉換作用的MC34063芯片，與電感L、二極管D3、三極管TIP122一起構成電源電路。若TIP122導通時
，+12V的輸入電壓經采樣限流電阻R1、R2，流經電感L，隨著電感L電流增加
，其兩端進行儲存能量。此時，二極管D3是防止電容C3對地放電，並由電容C3向負載供電;若TIP122斷開時，電感L及12V的輸入電壓對電容C3充電的同時電容C3對負載供電，負載電壓穩定在+24V
，穩壓的負反饋信號是電阻R7
、R8的分壓輸入到MC36063的5腳。
2．2檢測電路設計
　　硬件部分的核心為STC12C5412AD，工作電壓由LM2576從24V轉變為5V來提供。同時，用MCU的3個輸出引腳P1．1、P1．2、P1．3連接串並轉換芯片74HC595，就可實現對係統所有的顯示功能及顯示元件的控製。圖3中的74HC595芯片Q0～Q7共8位輸出控製8個發光二極管，每個二極管分為閃、亮2段，共16段，通過燈的閃亮和4個數碼管顯示的罐內液體容積值來記錄相關液位數據。其檢測電路原理圖如圖3所示。

3係統軟件設計
　　係統軟件是利用51係列單片機集成開發工具來進行C語言設計，采用模塊化設計方式，由係統與監控程序一起管理執行。係統軟件主要由主程序、初始化程序、定時中斷處理程序組成。其中
，係統主程序包括A/D轉換子程序及顯示子程序。係統初始化後進入主循環，定時中斷處理程序是對74HC595的輸出進行控製。係統主程序流程如圖4所示。

4數據測試及分析
4．1測試條件
　　為wei驗yan證zheng本ben設she計ji的de可ke行xing性xing
，基ji於yu所suo測ce液ye體ti靜jing壓ya與yu該gai液ye體ti的de高gao度du成cheng比bi例li，再zai將jiang靜jing壓ya轉zhuan換huan為wei電dian壓ya的de試shi驗yan原yuan理li，搭da建jian實shi際ji的de電dian路lu。用yong現xian有you的de播bo種zhong機ji儲chu液ye罐guan作zuo為wei容rong器qi可ke容rong納na近jin1000L的液體。其實際測量高度如圖5所示。因液肥與水密度相近，所以用水作為測試對象

，在正式用液肥時驗證誤差
，算出修正係數，再寫入單片機中進行校正。


　　首(shou)先(xian)將(jiang)液(ye)位(wei)計(ji)正(zheng)確(que)安(an)裝(zhuang)於(yu)儲(chu)液(ye)罐(guan)底(di)部(bu)，接(jie)通(tong)電(dian)源(yuan)後(hou)利(li)用(yong)串(chuan)有(you)流(liu)量(liang)計(ji)的(de)電(dian)泵(beng)開(kai)始(shi)注(zhu)水(shui)
，注(zhu)意(yi)觀(guan)察(cha)液(ye)位(wei)的(de)變(bian)化(hua)

，待(dai)快(kuai)到(dao)預(yu)先(xian)暫(zan)定(ding)的(de)水(shui)容(rong)量(liang)處(chu)關(guan)閉(bi)電(dian)源(yuan)。此(ci)時(shi)，用(yong)萬(wan)用(yong)表(biao)讀(du)取(qu)液(ye)位(wei)計(ji)處(chu)理(li)後(hou)的(de)電(dian)壓(ya)值(zhi)、記錄表示高度顯示的LED的燈/閃數及流量計顯示的實際注水容量，再用米尺丈量水的實際液位高度。試驗結果如表1所示。
4．2數據分析
　　觀察表1的數據之間存在某種線性關係

，用Mat-Lab對表1的壓力與容量及液位高度數據進行一次曲線擬合，如圖6所示。

　　根據圖6的擬合曲線
，可得到對應的回歸方程為
y1=513．0775x－542．8718
y2=45．1123x－39．7716其中，x代表電壓;y1為容量;y2為液位高度。
由此可見:電壓與容量及液位高度之間確實存在良好的線性相關性，且從表1中也可以看出LED燈的亮、閃數隨液位高度而變化。　　因此，一旦配比好定量的液肥
，在變量施肥機工作時，可以根據LED燈來判斷其液位高度，用數碼管來顯示其容量。
分析對比表2的數據可知:液位高度誤差在允許範圍之內，擬合容量的負數除了與傳感器的安裝位置及儲液罐的形狀有關以外，和換算容量的基點(零點)也相關。因此，可以重新選一個容量和高度基點來解決。

5結論
　　以STC12C5412AD單(dan)片(pian)機(ji)為(wei)核(he)心(xin)的(de)液(ye)肥(fei)檢(jian)測(ce)係(xi)統(tong)，可(ke)以(yi)動(dong)態(tai)地(di)顯(xian)示(shi)液(ye)位(wei)及(ji)容(rong)量(liang)的(de)變(bian)化(hua)，實(shi)用(yong)性(xing)較(jiao)強(qiang)
，且(qie)成(cheng)本(ben)低(di)廉(lian)。在(zai)隨(sui)機(ji)的(de)測(ce)量(liang)試(shi)驗(yan)中(zhong)

，節(jie)省(sheng)了(le)人(ren)力(li)及(ji)物(wu)力(li)，同(tong)時(shi)也(ye)提(ti)高(gao)了(le)檢(jian)測(ce)的(de)效(xiao)率(lv)。該(gai)投(tou)入(ru)式(shi)液(ye)位(wei)計(ji)體(ti)積(ji)小(xiao)巧(qiao)、使用方便
、維護成本不高，優於其他如超聲波傳感器。試驗數據分析表明:該(gai)微(wei)壓(ya)傳(chuan)感(gan)器(qi)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)能(neng)滿(man)足(zu)較(jiao)高(gao)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)的(de)測(ce)量(liang)，為(wei)液(ye)肥(fei)播(bo)種(zhong)機(ji)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)智(zhi)能(neng)化(hua)奠(dian)定(ding)了(le)一(yi)定(ding)的(de)實(shi)踐(jian)基(ji)礎(chu)，對(dui)其(qi)它(ta)的(de)液(ye)位(wei)測(ce)量(liang)也(ye)具(ju)有(you)較(jiao)好(hao)的(de)借(jie)鑒(jian)作(zuo)用(yong)。

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