【正文】 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 題目 ： 一種工業(yè)用液位傳感器的設計 二級學院（直屬學部）： 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 班級： 學生姓名： 學號： 指導教師姓名： 職稱： 評閱教師姓名： 職稱： 2022 年 6 月 SJ0051 II 摘 要 本液位傳感器系統(tǒng)主要有以下部分功能電路組成： CPU（ AT89S52 單片機）模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、電源模塊、 A/D 轉換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、頻率輸出模塊、總線通訊模塊、遙控接收模塊。 本液位傳感器 為 主要應用于工業(yè)場合 的智能儀表 ，比如： 在石油化工、水利水電、環(huán)境監(jiān)測以及自來水廠、污水處理廠等眾多領域 。本傳感器的工作原理是利用連通器的原理，將罐體或池中的液體通過引流管將液體引流至液位管中，液位管底部裝有稱重傳感器，將稱得的重量轉化為電壓信號輸出，再經(jīng)過 A/D 處理將數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上以及進行數(shù)據(jù)遠距離傳輸和控制，從而達到自動監(jiān)控的目的。 本傳感器通過遙控器設置相應參數(shù)，在液位高于上線或低于下限時都會輸出報警信號，提示工作異常信號，同時可輸出數(shù)字信號關斷某些閥門，以達到自動控制的目的。當液位下降到高限位以下或上升到低限位以上時，系統(tǒng)將自動開啟相關閥門同時關閉報警信息。 本傳感器集成了兩種輸出信號，第一種為頻率輸出方式，該輸出信號為國際通用的（ 200~1000） HZ 頻率信號，高電平≥ ，低電平＜ ，脈沖寬度＞ ；第二種為總線輸出方式，選用的總線輸出方式為 RS485，采用標準的 modbusRTU 協(xié)議傳輸，不僅可以接收液位傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，而且可在異地通過發(fā)送總線命令達到現(xiàn)場控制的目的。 該傳感器使用場合較多，特別是總線通訊方式安裝及后續(xù)維護都非常方便，且成本相對較低，因此具有廣闊的市場前景。 關鍵詞： 智能儀表 ； 稱重傳感器 ； modbusRTU 協(xié)議 III Abstract The liquid level sensor system has the following main function circuit: CPU (AT89S52 chip) module, display module, data storage module, power module, A/D conversion module, data acquisition module, frequency output module, munication module, remote control module. The liquid level sensor is mainly used in industrial applications, such as: in the fields of petroleum chemical industry, water conservancy and hydropower, environmental monitoring and water plants, sewage treatment plant. The principle of this sensor is to use the principle of municating vessels, the tank or pool of liquid through the liquid to the liquid drainage tube drainage tube, the liquid level tube is arranged at the bottom of the weighing sensor, called weight into voltage signal output, and then through the A/D processing the data in the digital tube display and remote transmission and control data, so as to achieve the purpose of automatic monitoring. The sensor through the remote control to set the appropriate parameters, the liquid level is above the line or below the lower limit will output alarm signal, suggesting the work of abnormal signal, and can output digital signal off some of the valve, to achieve the purpose of automatic control. When liquid level drops to a high limit or rise to the low limit above, the system will automatically open the valve and close the alarm information correlation. The sensor integrates a two output signal, a frequency output mode, the output signal is the international general (200~1000) HZ frequency signal, high level more than , the low level , pulse width 。 second for the bus output, bus output mode selected for RS485, modbusRTU protocol used the standard, not only can receive sensor data, but also through remote transmission bus mand to the control objective. The sensor uses more occasions, especially the bus munication installation and subsequent maintenance are very convenient, and relatively low cost, so it has broad market prospects. Key words： intelligent instruments； weighing sensor； modbusRTU protocol 目 錄 摘 要 .............................................................. II Abstract .......................................................... III 第 1 章 LED 顯示屏簡介 ............................... 錯誤 !未定義書簽。 課題來源 ..................................... 錯誤 !未定義書簽。 LED顯示屏發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ................. 錯誤 !未定義書簽。 LED發(fā)展現(xiàn)狀 ............................ 錯誤 !未定義書簽。 LED大屏幕 的發(fā)展趨勢 .................... 錯誤 !未定義書簽。 LED顯示屏的設計要求 ......................... 錯誤 !未定義書簽。 LED大屏幕顯示系統(tǒng)的分類 ................ 錯誤 !未定義書簽。 LED顯示屏的設計要求 .................... 錯誤 !未定義書簽。 本章小結 ..................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ....................................................... 45 致 謝 ......................................................... 48 附錄 A ............................................... 錯誤 !未定義書簽。 附錄 B ........................................................... 1 附錄 C ........................................................... 1 第 1章 整體設計概述 隨著微電子、計算機、網(wǎng)絡和通訊技術的飛速發(fā)展以及綜合自動化程度的不斷提高，目前廣泛應用于工業(yè)自動化領域的智能儀表，其技術也同樣在過去的二十多年里得到了迅猛的發(fā)展。目前國外智能儀表占據(jù)了國際應用市場的絕大比重， 但價格一般都比較昂貴，性價比并不是很高，不適 用 于普遍應用。 下面就一款低成本工業(yè)用智能液位傳感器做如下介紹 。 液位傳感器的 分類 當前市場上所能夠看到的液位傳感器種類繁多，測試原理不同測試方法也不盡相同。下面就對不同類型的液位傳感器做簡要分類。 按液位傳感器轉換過程中的能量關系分類，可分為能 量 轉換型和能 量 控制型。能量轉換型是磁性翻柱液位傳感器直接將被測量的 物理量即為輸出量； 能量控制型是由外部供給液位傳感器能量 ， 而由被測量來控制輸出的 物理量 。 按液位傳感器轉換原理分類，可分為電阻式、微波式、激光式、超聲式、光電式、熱電式、電感式、電容式、電磁式、壓電式、光纖式及核輻射式等等。 按液位傳感器轉換過程中的物理現(xiàn)象分類，可分為結構型和物性型。結構型是依靠液位傳感器結構變化來實現(xiàn)參數(shù)轉換的 。物性型是利用液位傳感器的敏感元件特性變化實現(xiàn)參數(shù)轉換的。 按液位傳感器的用途分類 .可分為重 量 、位移、速度、加速度、力、電壓、電流、溫度、壓力、流 量 、功率參數(shù)等等。 按液位傳感器輸出量的形式分類，可分為模擬式和數(shù)字式傳感器。模擬式液位傳感器 輸 出為模擬量 信號， 數(shù)字式液位 傳感器輸出直接為數(shù)字量 信號 。 按液位傳感器的功能分類 .可分為傳統(tǒng)型和智能型。傳統(tǒng)型磁翻板液位傳感器一般是指只具有顯示和輸出功能的液位傳感器 ， 真正意義上的智能液位傳感器，推理、感知、應該具備學習、通訊等功能，具有精度高、性能價格比高、使用方便等特點。 液位傳感器的應用場合 液位傳感器 作為液位測量的主要智能儀表廣泛 應用于： 河流、 石油化工、水利水電、環(huán)境監(jiān)測以及自來水廠、污水處理廠等眾多領域 。 根據(jù)使用場合的不同可以選擇 不同原理 類型 的液位傳感器 進行安裝。 2 液位傳感器的發(fā)展前景 在現(xiàn)階段，液位傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍存在不小的挑戰(zhàn)。液位傳感器產(chǎn)品達到 10大類、42 小類、 6000 多個品種，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢，但是在我國的所有生產(chǎn)液位傳感器的企業(yè)來看，外資企業(yè)優(yōu)勢明顯，國內外企業(yè)綜合實力懸殊，這是因為我國生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小，人才短缺、研發(fā)能力弱，最關鍵的還是技術，難與國外企業(yè)抗衡。主要表現(xiàn)在以下三個方面： (1)核心技術和基礎能力欠缺，核心芯片嚴重依賴國外進口，國內企業(yè)在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊應用的高端方面與國外企業(yè)差距明顯。 (2)在設計、可靠性、封裝等方面，缺 乏統(tǒng)一標準和自主知識產(chǎn)權，在接口、深刻蝕、高溫歐姆接觸、高可靠 MEMS 封裝、快速測試、高仿真模擬等技術方面尚未取得突破性進展和產(chǎn)業(yè)化驗證 。 (3)產(chǎn)品在品種、規(guī)格、系列等方面還不夠全面，在測量精度、溫度特性、響應時間、穩(wěn)定性、可靠性等技術指標方面仍有不小差別，因此中國浮子液位計傳感器企業(yè)任重道遠。 由此可見，液位傳感器在我國近階段有很不錯的發(fā)展前景，但單單從技術方面來將還并不是很成熟，還有待于進一步的提高。 液位傳感器整體介紹 整體設計框圖 本設計中液位傳感器采用稱重原理，采 樣器件為稱重傳感器 ，將重量轉換成電壓信號輸出 。首先根據(jù)連通器的原理，將少量液體引流至液位關內部， 此時液位管內液位的高度和待測容器內液位的高度相同。再 通過測量液位管內部液體的重量從而計算出液位的高度。 該高度即為待測容器液位的高度。 經(jīng)過現(xiàn)場使用需求分析，本液位傳感器具有就地顯示功能、參數(shù)設置功能、聲光報警功能、 頻率輸出功能、 RS485 總線通訊功能。 由于采樣器