水箱水位檢測控制系統(tǒng)設(shè)計計算機控制技術(shù)課設(shè)計畢業(yè)論文(完整版)
【正文】 路 超聲波在空氣中傳播時，其能量的衰減程度與傳播距離成正比，因此，超聲波傳感器接收信號一般在lmV1V之間。由收發(fā)共用換能器發(fā)射一聲脈沖、經(jīng)聲管傳聲遇水界面產(chǎn)生反射，回波經(jīng)由同一換能器接收。40kHZ的脈沖方波信號經(jīng)放大后即可驅(qū)動超聲波傳感器工作，使其向水面垂直發(fā)出40kHz的超聲波。尤其是在聲程遠端，未修正誤差較大，修正后誤差明顯減小。具體計算步驟如下：聲程內(nèi)平均溫度：其水位測量原理如下圖所示。為防止錯碼的出現(xiàn)，其編碼器的編碼為格雷碼。 要完成水位檢測控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)自動化監(jiān)測、數(shù)據(jù)化、智能化顯示、視覺或聽覺沖擊化報警，實現(xiàn)水位檢測一個完整的系統(tǒng)，主要包含以下幾個要求：；；；；2系統(tǒng)方案設(shè)計 方案一：利用水的導(dǎo)電性，有水則導(dǎo)電的特性，在固定水位高度安插節(jié)點，設(shè)計方案如下：電路共有五個發(fā)光二極管，如果發(fā)光二極管全部亮，表示水箱中的水已充滿。為了保證水利發(fā)電站的安全生產(chǎn),提高發(fā)電效率,水電站生產(chǎn)過程需要對水庫水位、攔污柵壓差和尾水位進行監(jiān)測。水位的自動化檢測、傳輸和處理為水庫現(xiàn)代化建設(shè)提供了良好的基礎(chǔ)資料。水位檢測部分控制部分和主機控制部分通信采用RS485點對點通信方式實現(xiàn)。水箱中的水位發(fā)光的LED最高水位LEDLEDLEDLEDLED53/4水位LEDLEDLEDLED41/2水位LEDLEDLED31/4水位LEDLED2最低水位LED1方案二：浮子式水位傳感器 其主要產(chǎn)品有上海精浦機電有限公司的GEMPLE GPH500，正天科技的FYC3型浮子式水位傳感器等。由收發(fā)共用換能器發(fā)射一聲脈沖、經(jīng)聲管傳聲遇水界面產(chǎn)生反射，回波經(jīng)由同一換能器接收。 水位采集系統(tǒng)由聲學(xué)探頭，聲路總成、外保護管總成、水位采集主機系統(tǒng)、顯示及電源組成、水位采集系統(tǒng)通過RS485接口與流量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連。 將平均溫度代入公式（5），算出平均聲速C0、c,根據(jù)公式（2）即可算出聲程L，再由公式（4）得出水位溫度對測量精度的影響及修正空氣中，不考慮濕度和氣壓的影響，則聲速c為：C=+聲學(xué)測量中，溫度的影響是產(chǎn)生測量偏差的主要原因。整個系統(tǒng)的核心是AT89S52。這些都可以通過對51單片機編程實現(xiàn)。傳感器探頭需要40kHz的脈沖信號才能觸發(fā)。 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 由于超聲波傳感器采集的信號是模擬信號，而單片機所接受的信號為數(shù)字信號，故需要將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，因此本文設(shè)計了一個A/D轉(zhuǎn)換電路，下面是A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計。把量化的結(jié)果用代碼表示出來稱為編碼。因為電容元件無放電電路，故U0=UC。TLC0838是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。通過同單片機相連的串行數(shù)據(jù)電路傳送控制命令，用軟件進行通道選擇和輸入端配置。因為數(shù)據(jù)輸入端D1和輸出端D0在同一時間有一個為高阻，所以連在一起。多路器地址選擇模擬輸入通道，也決定輸入是單端輸入還是差分輸入。在轉(zhuǎn)換過程中，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)同時從D0端輸出，以最高位(MSB)開頭。對單片機來說,單片機+晶振電路+復(fù)位電路,便組成了一個最小系統(tǒng)。具有段尋址指令，可方便地用來控制獨立的LED顯示管； HD7279A和微處理器之間采用串行接口，.其接口和外圍電路比較簡單，且占用口線少，加之它具有較高的性能價格比，因此，在微型控制器、智能儀表、控制面板和家用電器等領(lǐng)域獲得了日益廣泛的應(yīng)用。RS485工業(yè)標準有許多優(yōu)點，它可以在一個聯(lián)機中連接多達23個接收及發(fā)送裝置，連接長度更長達1200m，短距離通信速度可以達到10Mbit/s，同時RS485收發(fā)芯片的價格較低，僅要5V電源供電，這可以大大簡化系統(tǒng)中電源電路的設(shè)計。這樣需要由軟件來控制I/O引腳的電平，以達到控制RS485收發(fā)轉(zhuǎn)換的目的。最后恢復(fù)CS為高電平。通道8則負責(zé)數(shù)字數(shù)據(jù)的采集。多路器地址選擇模擬輸入通道。 本系統(tǒng)硬件設(shè)計時己使水位在0m時對應(yīng)的轉(zhuǎn)換值為0mV，而100m時對應(yīng)的轉(zhuǎn)換值為200mV，所以只要把轉(zhuǎn)換值除以2，就可以得到實際溫度值。首先置低CS，然后微處理器發(fā)出16個CLK脈沖，前8個向HD7279A傳送8位指令；后8個HD7279A傳送8位數(shù)據(jù)。發(fā)送完畢后，清除RE返回主程序。譯碼時數(shù)據(jù)和顯示的關(guān)系如表2所示。如果余數(shù)為1，則小數(shù)點后一位為5，如果余數(shù)為0，則小數(shù)點后一位為0。第一位為邏輯高，表示起始位。這樣在用戶采集數(shù)據(jù)時，只需通過上位機界面對要進行采集的通道進行選擇即可。系統(tǒng)初始化完成后，開始等待上位機發(fā)出通道采集指令，當(dāng)接收到通道采集指令，單片機首先判別指令并選擇通道，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的通道處理程序。發(fā)送完畢的標志一般由UART的特定寄存器提供林態(tài)指示，程序需要去查詢。數(shù)據(jù)在RS458總線上傳輸，為了保證傳輸質(zhì)量和傳輸距離，通常需要進行總線電平轉(zhuǎn)換。顯示接口 報警電路 實現(xiàn)單頻音報警的接口電路比較簡單，其發(fā)音元件通?？刹捎脡弘姺澍Q器，這種蜂鳴器只需在其兩引線上加315V的直流電壓，就能產(chǎn)生3KHz左右的蜂鳴振蕩音響，比電研式蜂鳴器結(jié)構(gòu)簡單，耗電少，且更適應(yīng)于在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用。圖7 AT89S52最小系統(tǒng) LED顯示電路本文設(shè)計了LED即時顯示功能，下面是對此的設(shè)計。
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