【正文】 1 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 智能液位傳感器 摘 要 摘 要： 介紹了壓力傳感器的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了智能液位傳感器。此設(shè)計(jì)通過(guò)壓力傳感器測(cè)出液體的壓力，輸出 0 +5V的模擬電壓通過(guò) ADC0804采集轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)處理，由 RS232 串口通信送到上位機(jī)，并顯示出高度。此設(shè)計(jì)能完成 高度的液位測(cè)量，能精確到厘米。此設(shè)計(jì)主要由壓力傳感器，單片機(jī)， ADC0804 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。 關(guān)鍵詞 ： 智能液位傳感器，單片機(jī)， AD轉(zhuǎn)換器 2 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 Abstract： This article introduces the application of pressure sensor, and designs a intelligent level sensor. This design detects the liquid pressure through the pressure sensors, and it will send the voltage from 0 to 5V which is converted into digital quantity by the simulation ADC0804 acquisition to the SCM processing. Then the digital will be sent to the PC which shows the high by RS232 serial interface munication. This design can finish 0 to m high level measurement, and accurate to cm. This design main have pressure sensor, a singlechip microputer, and ADC0804 converter to form. Keywords： Intelligence level sensor ， Singlechip microputer， AD converter 3 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 目 錄 1 緒論 .................................................................. 5 設(shè)計(jì)目的 ....................................................... 6 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 ................................................... 6 智能液位傳感器的基本原理 ......................................... 6 2 總體方案設(shè)計(jì) .......................................................... 7 智能液位傳感器設(shè)計(jì)方案框圖 ....................................... 7 方案論證 ......................................................... 8 方案可能的擴(kuò)展功能 ............................................... 9 3 單元模塊電路的設(shè)計(jì) ................................................... 10 ..................................... 10 傳感器輸出部分 ............................................ 10 ADC0804 數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)化部分 ................................... 10 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 ........................................ 11 RS232 模塊 ................................................. 12 電路參數(shù)計(jì)算及元器件的選擇 ...................................... 13 元器件的選擇 .............................................. 13 特殊元器件介紹 .................................................. 14 ADC0804 ................................................... 15 壓力傳感器 D3B ............................................. 17 個(gè)單元模塊的聯(lián)接 ................................................ 18 4 軟件設(shè)計(jì) ............................................................. 20 4． 1 軟件設(shè)計(jì)原理及所用的工具 ....................................... 20 單片機(jī)部分 ................................................ 20 上位機(jī) VB部分 ............................................. 21 軟件的設(shè)計(jì)流程框圖 .............................................. 23 軟件設(shè)計(jì)總結(jié) .................................................... 24 5 系統(tǒng)調(diào)試 ............................................................. 25 硬件結(jié)構(gòu)部分 .................................................... 25 VB部分 .......................................................... 25 壓力傳感器部分 .................................................. 26 6 系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù) ................................................... 27 ......................................................... 27 4 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 系統(tǒng)各部分的測(cè)試參數(shù) ............................................ 27 AD部分調(diào)試參數(shù) ............................................ 27 系統(tǒng)測(cè)量液面高度的數(shù)據(jù)參數(shù) ................................ 28 調(diào)試總結(jié) .................................................. 28 7 結(jié)論 ................................................................. 30 8 總結(jié)與體會(huì)及感謝語(yǔ) ................................................... 31 9 參考文獻(xiàn) ............................................................. 32 附錄 ................................................................... 33 附錄 1： ............................................................. 33 附錄 2：程序 ......................................................... 36 附錄 3 元器件清單 .................................................... 39 5 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 1 緒論 液位檢測(cè)在許多控制領(lǐng)域已較為普遍，各種類型的液位檢測(cè)傳感器較多，按原理分有浮子式、壓力式、超聲波式、吹氣式等。各種方式都根據(jù)其需要設(shè)計(jì)完成，其結(jié)構(gòu)、量程和精度適用 于各自不同的場(chǎng)合，大多結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造成本偏高；市面上也有現(xiàn)成的液位計(jì)，有投入式、浮球式、彈簧式等，多數(shù)成品價(jià)格驚人。以上液位計(jì)多數(shù)輸出為模擬量電流或電壓，有些為機(jī)械指針讀數(shù)，不能用于遠(yuǎn)程監(jiān)視；普遍適用于靜止液面，在波動(dòng)液面易引起讀數(shù)的波動(dòng)；也有用電容法測(cè)液位的系統(tǒng)，此法是一種簡(jiǎn)單易行的方案。本文利用壓力傳感器測(cè)液體壓力的原理，結(jié)合單片機(jī)設(shè)計(jì)出一種智能液位檢測(cè)裝置。 本學(xué)期開(kāi)設(shè)了傳感器及傳感器技術(shù)，單片機(jī)等課程。本課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完這么多課程的基礎(chǔ)上，為了能更好的掌握這些課的內(nèi)容，把理論應(yīng)用于實(shí)際而提出來(lái)的 。旨在發(fā)揮我們的設(shè)計(jì)，創(chuàng)新意識(shí)。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)可以掌握和鞏固傳感器的基本設(shè)計(jì)方法，工業(yè)水位的測(cè)量方法，單片機(jī)的基本應(yīng)用，顯示電路的連接等知識(shí)。進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)課堂理論知識(shí)的理解與綜合應(yīng)用能力，從而提高我們解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)造發(fā)明能力。 如今傳感器的應(yīng)用是非常的廣泛，并且已經(jīng)融入到我們的生活，工作，科研等領(lǐng)域中。在我組進(jìn)行設(shè)計(jì)中我們首先對(duì)壓力傳感器輸出的電壓和對(duì)應(yīng)的液體高度進(jìn)行整理和多次測(cè)量得出一個(gè)比較與實(shí)際高度符合的函數(shù)。我們通過(guò)壓力傳感器測(cè)出液體壓力，利用 ADC0804對(duì)傳感器的輸出電壓進(jìn)行采集并將模擬電壓信 號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號(hào) 0， 1。然后將采集的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行處理然后利用 RS232 電平轉(zhuǎn)換送到 PC 機(jī)，PC機(jī)上用 VB編寫(xiě)一個(gè)顯示界面，再在 VB中利用程序?qū)?shù)字量轉(zhuǎn)換成以厘米為單位的高度并顯示出來(lái)。 液位傳感器的應(yīng)用雖然非常廣泛，但是現(xiàn)在高精度的液位的傳感器價(jià)格非常貴，實(shí)現(xiàn)民用還有一定的難度。所以我們的設(shè)計(jì)應(yīng)更加創(chuàng)新利用更小的成本設(shè)計(jì)生產(chǎn)出更好的傳感器。 6 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)目的 1． 理解并掌握智能液位傳感器的原理及實(shí)現(xiàn)的方法。 2. 掌握 ADC， RS232 電平轉(zhuǎn)換電路的原理，壓力傳感器 的特性參數(shù) 的計(jì)算 及選擇。 3．掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成。 ，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 ，掌握模擬電路 及數(shù)字電路 設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力 。 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1．利用一個(gè)液位傳感器及周邊電路，完成液位到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換；液位測(cè)量采用測(cè)量液體的壓強(qiáng)的方式；測(cè)量范圍 米； 2．設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)控制一個(gè) ADC對(duì)壓力變送器輸出的電信號(hào)進(jìn)行采集； 3．編寫(xiě)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序；將二進(jìn)制的量化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為以厘米為單位的 ASCLL 標(biāo)準(zhǔn)字符串形式 傳送到 PC機(jī)；注： ASCLL標(biāo)準(zhǔn)字符串是以 ASCLL碼為信息的編碼方式，字符串結(jié)尾數(shù)據(jù)是一個(gè)字節(jié) 00H； 4．設(shè)計(jì)單片機(jī)通信程序以及 RS232電平轉(zhuǎn)換電路； 5．設(shè)計(jì)單片機(jī)相關(guān)運(yùn)行程序； 6．設(shè)計(jì)相關(guān)電路，如單片機(jī)系統(tǒng)，模擬輸入通道， ADC,和電源電路等； 7．報(bào)告格式嚴(yán)格按照《課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式要求說(shuō)明》執(zhí)行； 智能液位傳感器的基本原理 本次設(shè)計(jì)的智能液位傳感器的基本原理是利用一個(gè)壓力傳感器測(cè)出在水管的水的壓力，壓力變送器的輸出為是 05V的模擬電壓信號(hào)（或是 420毫安的模擬電流信號(hào)），利用 ADC0804 對(duì)傳感器的輸出電壓進(jìn)行采集并將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號(hào) 0， 1