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基于單片機的分段電容式液位測量的研究畢業(yè)設計(論文)(文件)

2025-07-30 20:05 上一頁面

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【正文】 通信 Atmega16 濰坊學院本科畢業(yè)設計(論文) 15 第四章 系統(tǒng)硬件設計 硬件電路的總體設計 硬件電路的可靠設計 系統(tǒng)長期可靠穩(wěn)定運行是系統(tǒng)硬件設計中非常重要的一點,因此硬件電 路的設計 要考慮影響可靠性的因素。在系統(tǒng)設計當中,要精心挑選元器件,使其能夠滿足長期穩(wěn)定性和可靠性的要求。 (3)安裝與調試。主要包括以下幾點: (1)外部電氣條件,如電源電壓的穩(wěn)定性,強電場和強磁場的影響。 (3)通用電路部分:包括電源電路、通信電路。通過綜合考慮,該系統(tǒng)采用了 AVR系列單片機中的 ATmegal6和 ATmega8分別作為數(shù)據(jù)采集與處理模塊單片機和電容傳感器模塊單片機。因此 ATmegal6單片機在整個系統(tǒng)中具有非常重要的作用 [13] 。圖中的電容用 于減輕和消除按鍵抖動造成的不確定現(xiàn)象,消除了按鍵抖動的影響 [14] 。 ATmegal6 單片機軟件總體設計 數(shù)據(jù)采集與處理模塊單片機 ATmegal6完成了以下功能: ①整個系統(tǒng)的初始化:包括單片機 I/ O端口的初始化,整個中斷系統(tǒng)的初始化,串行通信初始化,定時器初始化,看門狗初始化, LED系統(tǒng)運行指示和 LCD顯示初始化, EEPROM設定值讀取 [16] 。 ④傳感器設置功能:通過按鍵操作能夠測量各段電容傳感器在空管、滿油和滿水狀態(tài)下的電容值,并將這些電容值存入 EEPROM中,供每次系統(tǒng)重新運行時 讀取使用,該值將用于油氣界面位置和油水界面位置的計算。 ATmega8 單片機軟件總體設計 電容傳感器單片機 ATmega8 具有以下功能: ①整個系統(tǒng)的初始化:包括單片機 I/ O端口的初始化,整個中斷系統(tǒng)的初始化,串行通信初始化,定時器初始化, A/ D模塊的仞始化,看門狗初始化??偨Y所有工作,可以得到如下幾點結論: (1)小電容量的檢測足本系統(tǒng)的核心問題之一,改進的直流充放電電容檢測方法是一種比 較適合的方法。 (3)利用本文總結出的十分簡單易行的界面計算方法,簡化計算和判斷的過程,既節(jié)省了單片機的資源,又降低多次浮點數(shù)計算帶來的近似計算誤差,提高了測量精度。 濰坊學院本科畢業(yè)設計(論文) 22 參考文獻 [1]《國家海洋局》編寫組 .海洋環(huán)境保護與檢測 .北京 :海洋出版社 ,1998. [2]侯解民 ,孫玉清 ,張銀東 .海上溢油機械同收技術研究 .北京 :第五屆中國國際救撈論壇論文集 ,20xx. [3]交通部科學技術情報研究所 .海上溢油防止 新技術 .北京 :中國科學環(huán)境出版社 ,1991. [4]齊永生 ,宋生奎 ,涂啞慶 .儲油罐液位測量技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 .石油工程建 設 .20xx,32(4):14. [5]李冬梅 .國內外液位計量儀表技術發(fā) 展動向 .儀器儀表用 戶 .20xx,9(3):57. [6]楊萬國 ,賈延剛 .多種液位儀表的應用對比 .石油 工 程建設 .20xx,30(1):3843. [7]任開春 ,涂弧慶 .20余種液位測量方法分析 .工業(yè)儀表與自動化裝置 .20xx,(5):1216. [8]李曉游 .原油 儲罐多界面測試系統(tǒng) :(碩士 學位論 文 ).沈陽 .沈陽工 業(yè)人學 ,20xx. [9]何奇 ,庸得剛 .淺析汕罐液位檢測的幾種方法 .計量與測試技術 .20xx,32(2):89. [10]唐云龍 .新型浮簡液位計校驗儀的設計開發(fā) :(碩士學位論文 ).大連 :大連 理工大學,20xx. [11]楊玉玲 .基 于 磁斂伸縮液位傳感器的船舶液位/容積精確監(jiān)控系統(tǒng) :(碩士學位論文 ).上海 :上海海事人學 ,20xx. [12]何祥宇 .汕水界面智能榆測儀的研究 (碩士學位淪文 ).武漢 :武漢理工大學, 20xx. [13]王毅 ,候解民 ,尚晨旭 .電容式油水界面液位傳感器的設計 .中國儀 表 .20xx,(5):5658. [14]白雪皎 .超聲波油量測量儀的研究 :(碩士學位論文 ).吉林 :吉林大學 ,20xx. [15]崔艷 .超聲波油量測量儀的研究 :(碩士學位論文 ).天津 :天津工業(yè)大學 ,20xx. [16]駱宇鋒 ,高應俊 ,劉志麟 ,趙中華 .新型光纖液位傳感器及其系統(tǒng)研究 .傳感器術 .20xx,24(5):1924. [17]余成波 ,傳感器與自動檢測技術 .北京 :高等教育出版社 ,20xx. [18]陶紅艷 .傳感器與現(xiàn)代檢測技術 .北京 :清華大學大學出版社 ,20xx. 濰坊學院本科畢業(yè)設計(論文) 23 致 謝 本畢業(yè)設計論文是在我的指導老師 姜老師 的悉心指導下完成的。 祝愿老師身體健康,工作順利! 感謝在大學期間教過我的各科老師,是你們的悉心教導才有我學業(yè)的進步和順利的畢業(yè),感謝你們! 感謝在一起愉快的度過大學生涯的的同學,感謝你們在學習和生活上給予我的幫助! 濰坊學院本科畢業(yè)設計(論文) 24 畢業(yè)設計(論文)原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾:所呈交的畢業(yè)設計(論文),是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名: 日 期: 濰坊學院本科畢業(yè)設計(論文) 25 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明:所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 作者簽名: 日期: 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定,同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版,允許論文被查閱和借閱。 首先非常感謝學校開設這個課題,為本人日后從事計算機方面的工作提供了經驗,奠定了基礎。這期間凝聚了很多人的心血,在此我表示由衷的感謝。從他身上,我學到了許多能受益終生的東西。 最后,我要感謝我的父母對我的關系和理解,如果沒有他們在我的學習生涯中的無私奉獻和默默支持,我將無法順利完成今天的學業(yè)。感謝老師四年來對我孜孜不倦的教誨,對我成長的關心和愛護。 最后,我要特別感謝 我的導師劉望蜀 老師、 和研究生助教吳子儀 老師。在論文的撰寫過程中 老師們 給予我很大的幫助,幫助解決了不少的難點,使得論文能夠及時完成,這里一并表示真誠的感謝。老師們認真負責的工作態(tài)度,嚴謹?shù)闹螌W精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。四年的風風雨雨,我們一同走過,充滿著關愛,給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。從這里走出,對我的人生來說,將是踏上一個新的征程,要把所學的知識應用到實際工作中去。 其次,我要感謝大學四年中所有的任課老師和輔導員在學習期間對我的嚴格要求,感謝他們對我學習上和生活上的 幫助,使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理,能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。 首先,我要特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導,在我的論文書寫及設計過程中給了我大量的幫助和指導,為我理清了設計思路和操作方法,并對我所做的課題提出了有效的改進方案。本次畢業(yè)設計是對我大學四年學習下來最好的檢驗。 涉密論文按學校規(guī)定處理。對本文的研究做出重要貢獻的個人 和集體,均已在文中以明確方式標明。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體,均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。幾個月以來, 老師在指導我們做畢業(yè)設計時那種兢兢業(yè)業(yè)、孜孜不倦、無怨無悔的精神 給我們留下了深刻的印象,使我們學到了很多書 本上學不到的知識,使我們明白了很多書本上學不到的道理。例如高速、高集成度的 AVR系列單片機,使用方便的 4路模擬開關74HC4066。通過改進傳感器結構,采用數(shù)字信號傳送,極大的減小了線路電容。 ③通過串行通信接收 ATmegal6單片機的控制信息,傳送本段電容傳感器的 測量值 [18] 。 ⑤定時檢測各個電容傳感器的工作狀態(tài),如出現(xiàn)錯誤通過 LED指示燈報警, 并在 LCD顯示出錯電容傳感器為第幾段。 ③通過串行通信控制電容傳感器傳送本段電容測量值,從而獲取十段電容傳感器的測量值對測量值進行處理,并計算出油氣界面位置和油水界面位置,計算油層厚度并通過 LCD進行顯示。根據(jù)需求分析的要求,明確所要解決的問題,將一個總的問題,明確為若干個部分,對每個部分給出軟件解決方案,模塊化設計有利于程序設計任務的劃分,各獨立模塊允許被任意調用,使得整個程序結構清晰,組合靈活,維護調試方便 [15] 。 LED運行狀態(tài)分別采用了五個 LED指示燈,分別指示系統(tǒng)電源、傳感器電源、 系統(tǒng)運行、系統(tǒng)出錯報警和數(shù)據(jù)傳輸指示。 圖 ATmega8單片機 主控電路設計 ATmegal6 單片機電路設計 數(shù)據(jù)采集與處理模塊是整個主控電路的核心,而數(shù)據(jù)采集與處理模塊又以 ATmegal6單片機為核心, ATmegal6單片機通過串行通信收集十段電容傳感器測 量得到的電容數(shù)值,通 過計算得到油氣界面和油水界面的位置。因此單片機的選擇是否恰當,直接影響測量系 統(tǒng)的功能和性能。 硬件電路設計劃分 硬件電路設計分為三部分進行闡述: (1)電容測量 電路部分:包括直流充放電式電容測量電路、 A/ D轉換電路和ATmega8單片機電路。如果安裝工藝粗糙,調試不嚴格,仍有可能影響系統(tǒng)的可靠性。硬件設計中要求原理正確,參數(shù)設計適中,線路布局合理,避免元器件之間的電磁耦合,還應當利用必要的技術削弱外部干擾對儀表正常運行的影響。影響系統(tǒng)可靠性的內部因素有: (1)元器件的性能與可靠性。這些都保證了用戶能夠簡單快捷的設定、使用、維護傳感器,提高用戶的 操作體驗。 (4)人機交互模塊:包括
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