二、 硬件电路组成及原理
本系统的基本组成是：红外光电传感器、输入电路、时钟电路、复位电路、显示电路、步进电机及驱动电路、单片机实时处理与控制电路等。
其基本的工作原理是：红外光电传感器检测到的各种信号，经过信号处理电路后，把光信号转换成了电信号，同时把电信号送给单片机进行判断和计算处理后，再发出控制指令，控制步进电机工作，完成对变化液位的检测与跟踪。
该硬件电路原理框图如图2所示：
1、红外光电传感器
红外光电传感器是由红外发射二极管和敏感三极管组成，红外发射二极管发出的红外光的波长和敏感三极管的受光波长相同或相近。当发射管和接受管之间没有障碍物时，敏感三极管由于收到红外光信号而导通，电路输出电平为低电平；当发射管和接受管之间有障碍物挡住时，敏感三极管由于收不到红外光信号而截止，电路输出电平为高电平。
该系统中，对量筒中的液体表面的检测基本上是利用散射原理，在玻璃量筒中液体表面处的液体会发生外延现象或吸附现象而形成一个环形曲面，这个曲面正好供我们检测用。它是由一对红外光电对管组成的，在玻璃量筒中液体表面处的液体会发生外延现象或吸附现象而形成一个环形曲面,由于散射作用，接收管接收不到发射管的红外光信号而截止，电路输出电平为高电平。因此,可以利用其输出电平的高低来检测液面的位置，其输出信号再通过电缆输出到单片机接口电路和显示驱动电路进行处理。为了适应本系统的特殊要求，我们将红外发射、接受管分别装在U形板的两边，两管距离大于玻璃量筒的直径。为了减少外来自然光的干扰，在两管的发射、接受头安装有一定深度的导光孔槽，它一方面减少了外来光的干扰，另一方面可以限制光束直径，以利于提高检测分辨率。
2、步进电机及驱动电路
在步进电机工作中，其电源大多是采用单极性直流电，通过对步进电机的各相绕组按恰当的时序方式通电，就可使其执行步进转动。本系统所用电机为四相电机，当两相绕组通电时，相应的两个磁极就分别形成N-S极，产生磁场，并与转子形成磁路。在磁场的作用下，转子将转动一定的角度，使转子齿与定子齿对齐，从而使步进电机向前“走”一步。因此，控制电机转动主要是按照电机转动方向的要求,由单片机顺序地输出相应的控制信号即可。
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