【正文】 擾，因此在單片機(jī)系統(tǒng)和頻率輸出端之間增加光耦加以隔離，以達(dá)到隔離干擾信號(hào)的目的，保證單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 聲光報(bào)警電路 采有兩個(gè)三極管、兩個(gè) 10mm 發(fā)光二極管、一個(gè) 12V 蜂鳴器組成。這種器件還具有高分辨率 、寬動(dòng)態(tài)范圍、自校準(zhǔn)、優(yōu)良的抗 8 噪聲性能以及低電壓低功耗等特點(diǎn) , 非常適合儀表測(cè)量、工業(yè)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用。 本設(shè)計(jì)中采樣器件選用稱重傳感器，該傳感器輸出為模擬量電壓信號(hào)，而本設(shè)計(jì)中所使用的單片機(jī)僅能處理數(shù)字信號(hào)，因此在這里就需要將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)才能被單片機(jī)接收并處理。 顯示模塊采用數(shù)碼管顯示方式，首先亮度較高，數(shù)碼管尺寸可根據(jù)實(shí)際情況選擇不同尺寸；其次數(shù)碼管有足夠的亮度，即使在光照較強(qiáng)的情況下也能夠清楚的觀察到顯示值；再次從成本上考慮，數(shù)碼管價(jià)格相對(duì)要便宜的多。 當(dāng)液位傳感器安裝完成后，通過紅外遙控器對(duì)傳感器的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可設(shè)置的參數(shù)有：零點(diǎn)值、線性度設(shè)置、高限位報(bào)警點(diǎn)、低限位報(bào)警點(diǎn)、 RS485通訊地址設(shè)置，這些參數(shù)經(jīng)紅外遙控器修改后數(shù)據(jù)將會(huì)存儲(chǔ)在 E2PROM 中，即使傳感器斷電后該數(shù)據(jù)仍然存在，不會(huì)丟失。 經(jīng)分析可知傳感器系統(tǒng)所需要的電壓有兩種：直流 5V，給傳感器系統(tǒng)的所有功能芯片供電；直流 6V，給稱重傳感器供電。 聲光報(bào)警模塊 6 聲光報(bào)警模塊采用發(fā)光二極管和蜂鳴器組合的 形式，為能到到足夠的亮度，因此我們選擇兩個(gè) 10mm的紅色發(fā)光二極管；為能 夠 達(dá)到足夠大的響度，蜂鳴器采用直流 12V規(guī)格。 RS485通信模塊 考慮到輸出信號(hào)形式的多樣化， 以及與其他設(shè)備的兼容性，該 傳感器集成了總線輸出模塊，采用 RS485接口，運(yùn)用目前市場(chǎng)上 產(chǎn)品 比較流行的 modbusRTU協(xié)議，能夠保證與市場(chǎng)常見的其他設(shè)備無縫連接，保證數(shù)據(jù)的正確傳輸。這里選擇紅外遙控的方式對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，遙控器發(fā)送的數(shù)據(jù)使傳感器能夠正常接收的最短距離大于 5米，能夠保證數(shù)據(jù)的正常接收。本設(shè)計(jì)中從設(shè)計(jì)成本及廣泛的應(yīng)用性方面考慮，采用稱重的原理。工作電壓 3 V 或 5 V。器件包括由緩沖器和增益可編程放大器 (PGA ) 組成的前端模擬調(diào)節(jié)電路 , 可編程數(shù)字濾波器等部件。 在參數(shù)設(shè)置界面下，第一位數(shù)碼管作為功能顯示位，其余三位作為參數(shù)值顯示位；在數(shù)據(jù)顯示界面下，四位數(shù)碼管均作為液位高度顯示值位，實(shí)時(shí)地顯示液位高度的變化情況。 綜上所述，本設(shè)計(jì)中選定 ATMEL 公司生產(chǎn)的單片機(jī)型號(hào)為 AT89S52，該單片機(jī)符合上述所需求的硬件要求，唯一缺陷是該單片機(jī)沒有 I2C 接口，可通過通用 I/O 口經(jīng)軟件模擬輸出 I2C 協(xié)議。 因此，在設(shè)計(jì)之初通過以上需求分析，本傳感器設(shè)計(jì)如下功能電路： CPU（ AT89S52 單片機(jī)）：對(duì)采樣數(shù)據(jù)綜合運(yùn)算處理，控制各功能模塊工作； 顯示模塊：采用數(shù)碼管，將采樣處理后的實(shí)際液位高度顯示出來； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊：存儲(chǔ)對(duì)傳感器設(shè)置的一些參數(shù)，如：報(bào)警點(diǎn)、零點(diǎn)、總線地址等數(shù)據(jù)； 3 A/D轉(zhuǎn)換模塊：將采樣器件輸出的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字量信號(hào)，并將該信號(hào)傳遞給 CPU； 數(shù)據(jù)采集模塊：即采樣器件，經(jīng)重量物理量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)物理量； 紅外接收模塊：接收紅外遙控器發(fā)送的數(shù)據(jù)； 頻率輸出模塊：輸出（ 200~1000） HZ 頻率信號(hào)； 總線通訊模塊：用于 RS485 通訊； 聲光報(bào)警模塊：用于非正常狀態(tài)下聲光報(bào)警； 電源模塊：給 CPU 以及其他功能模塊電路供電。再 通過測(cè)量液位管內(nèi)部液體的重量從而計(jì)算出液位的高度。 (3)產(chǎn)品在品種、規(guī)格、系列等方面還不夠全面，在測(cè)量精度、溫度特性、響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性、可靠性等技術(shù)指標(biāo)方面仍有不小差別，因此中國浮子液位計(jì)傳感器企業(yè)任重道遠(yuǎn)。 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)。 按液位傳感器的功能分類 .可分為傳統(tǒng)型和智能型。物性型是利用液位傳感器的敏感元件特性變化實(shí)現(xiàn)參數(shù)轉(zhuǎn)換的。能量轉(zhuǎn)換型是磁性翻柱液位傳感器直接將被測(cè)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(cè)量來控制輸出的 物理量 。 下面就一款低成本工業(yè)用智能液位傳感器做如下介紹 。 本章小結(jié) ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 LED大屏幕 的發(fā)展趨勢(shì) .................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 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(jiǎn)介 ............................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。當(dāng)液位下降到高限位以下或上升到低限位以上時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)開啟相關(guān)閥門同時(shí)關(guān)閉報(bào)警信息。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 題目 ： 一種工業(yè)用液位傳感器的設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院（直屬學(xué)部）： 專業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名： 職稱： 評(píng)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(jī)）模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、電源模塊、 A/D 轉(zhuǎn)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。 本傳感器通過遙控器設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，在液位高于上線或低于下限時(shí)都會(huì)輸出報(bào)警信號(hào)，提示工作異常信號(hào)，同時(shí)可輸出數(shù)字信號(hào)關(guān)斷某些閥門，以達(dá)到自動(dòng)控制的目的。 關(guān)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 。 LED發(fā)展現(xiàn)狀 ............................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 LED顯示屏的設(shè)計(jì)要求 .................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。目前國外智能儀表占據(jù)了國際應(yīng)用市場(chǎng)的絕大比重， 但價(jià)格一般都比較昂貴，性價(jià)比并不是很高，不適 用 于普遍應(yīng)用。 按液位傳感器轉(zhuǎn)換過程中的能量關(guān)系分類，可分為能 量 轉(zhuǎn)換型和能 量 控制型。結(jié)構(gòu)型是依靠液位傳感器結(jié)構(gòu)變化來實(shí)現(xiàn)參數(shù)轉(zhuǎn)換的 。模擬式液位傳感器 輸 出為模擬量 信號(hào)， 數(shù)字式液位 傳感器輸出直接為數(shù)字量 信號(hào) 。 根據(jù)使用場(chǎng)合的不同可以選擇 不同原理 類型 的液位傳感器 進(jìn)行安裝。 (2)在設(shè)計(jì)、可靠性、封裝等方面，缺 乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在接口、深刻蝕、高溫歐姆接觸、高可靠 MEMS 封裝、快速測(cè)試、高仿真模擬等技術(shù)方面尚未取得突破性進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證 。首先根據(jù)連通器的原理，將少量液體引流至液位關(guān)內(nèi)部， 此時(shí)液位管內(nèi)液位的高度和待測(cè)容器內(nèi)液位的高度相同。 由于采樣器件輸出的信號(hào)為模擬量（電壓信號(hào)），因此這里還需要增加 A/D 轉(zhuǎn)換功能。通訊芯片采用 I2C 接口，紅外接收采用外部中斷和定時(shí)器配合 4 的方式。設(shè)計(jì)為 4 位數(shù)碼管，采用單片機(jī)連接譯碼器，由譯碼器來控制三極管，有三極管來驅(qū)動(dòng) 4 位數(shù)碼管，并控制其亮暗。 A/D轉(zhuǎn)換模塊 本設(shè)計(jì)中采用的 A/D轉(zhuǎn)換芯片為 AD7705， AD7705 是 AD 公司新推出的 16 位轉(zhuǎn)換器。它采用三線串行接口 , 有兩個(gè)全差分輸入通道 , 能達(dá)到01003% 非線性的 16 位無誤碼數(shù)據(jù)輸出 , 其增益和數(shù)據(jù)輸出更新率均可編程設(shè)定 , 還可選擇輸入模擬緩沖器 , 以及自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)方式。 數(shù)據(jù)采集模塊 在設(shè)計(jì)之初筆者查詢了許多相關(guān)資料，對(duì)于液位傳感器的設(shè)計(jì)原理和方法有很多；如接觸式、非接觸式、紅外檢測(cè)、浮子檢測(cè)、超聲波檢測(cè)等等。 紅外接收模塊 考慮到本傳感器的安裝特殊性，有可能安裝在人手無法觸及的高度，因此不適合采用按鍵的方式對(duì)傳感器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。 該傳感器頻率信號(hào)由單片機(jī)內(nèi)部