【文章內容簡介】 21 西華大學電氣信息學院智能化測控應用系統(tǒng)設計報告 SM1=1。 EA=1。//總通斷 ES=1。//串口通斷 } 上位機 VB 部分 這個部分主要是通過 Microsoft Visual Basic 這個軟件來編寫一個上位機界面來顯示所測得到的液面高度，利 用的 VB 里面的串口通信控件 來實現(xiàn)的。 顯示的輸入的兩個部分都是顯示在 vb 里的 text 文本框里的。 核心程序如下： 串口的設置如下程序： Private Sub Form_Load() 39。設置串口 = 9600,N,8,1 39。串口通訊初始化：波特率為 9600，沒有校驗位，八位數(shù)據傳送，一位停止位 = 1 = InputModeText 39。以文本形式接收數(shù)據 COM1 COM2 COM3 COM4 COM5 COM6 j = 0 End Sub 程序的核心部分： VB 的串口通訊控件 MSComm Private Sub MSComm1_OnComm() Dim a As String Select Case Case EvReceive 39。每接收一個數(shù)據就觸發(fā)一次事件 a = b = Asc(a) e(j) = b 39。收 20 個數(shù)據取平均值再顯示出來 減小抖動 j = j + 1 22 西華大學電氣信息學院智能化測控應用系統(tǒng)設計報告 If j = 19 Then = False For k = 0 To 19 summ = summ + e(k) Next k c = summ / 20 summ = 0 i = (c / 255) * 10 If i Then = 0 = 0 Else = i * = * i * End If = True j = 0 End If End Select End Sub 23 西華大學電氣信息學院智能化測控應用系統(tǒng)設計報告 軟件的設計流程框圖 開始 ADC0804 的初 始化 串口的初始化 打開 AD，對數(shù)據采集轉換 串口通信將數(shù)據傳送給上位機 結束 VB 通過 MSComm 控件接收數(shù)據，進行數(shù)字濾波，顯示電壓 24 西華大學電氣信息學院智能化測控應用系統(tǒng)設計報告 軟件設計總結 軟件設計中主要運用了所學的單片機課程和 VB語言中的知識，單片機中的程序用的是 C 語言。程序主要包含了 ADC0804 的初始化；調用串口功能；串口的初始化； 延時程序，主代碼段實現(xiàn)了打開 AD 并對數(shù)據進行采集轉換。 上位機利用的是 VB 的知識，利用串口通信控件 來實現(xiàn)的。編寫出來的顯示界面如下圖 ： 圖 顯示界面 該界面內可以選擇串口端口號，達到了本次設計的基本要求，顯示了 AD 的輸入電壓和測得的液面高度值。 25 西華大學電氣信息學院智能化測控應用系統(tǒng)設計報告 5 系統(tǒng)調試 硬件結構部分 硬件部分我們先是通過 PROTEL 軟件畫的 AD 部分；單片機部分和 RS232 部分的原理圖，然后這部分沒有畫 PCB圖就直接用萬用板和排線進行搭建的。這樣在焊接的過程中就會顯得比較麻煩，必須很細心才能很好的完成，如果哪個地方焊接錯誤或者是將要用到的引腳沒有焊接上都會導致系統(tǒng)不能工作。比如像我們這次的設計就出現(xiàn)過這樣的問題，在焊接完單片機最小系統(tǒng)和 RS232串口通信后覺得因該能下載程序到單片機內部了，結果利用直流可調的穩(wěn)壓電源給單片機加了 +5V 的工作電壓結果單片機不能工作。在經過討論發(fā)現(xiàn)應該是單片機沒有起振，然后發(fā)現(xiàn)是晶振的兩個引腳焊接反了，這樣小小的失誤會導致嚴重的后果。 在焊接好 ADC0804 部分后我們對其進行了 調試，在調試 AD 時，我們發(fā)現(xiàn)通過 P0 口始終不能將數(shù)據寫到 AD，后來經過查閱資料發(fā)現(xiàn)，要想使 P0 口輸出數(shù)據必須在 P0口接上拉電阻，后來我們換 P2口為數(shù)據輸出口，才成功將 AD 驅動成功。 VB 部分 上位機部分的調試是結合前面的 AD采集系統(tǒng)一起來進行調試的這樣下過會更直觀。這里的調試用到了直流可調的穩(wěn)壓電源，給單片機加上 +5V 的工作電壓后在 AD輸入端加上 05V的輸入電壓然后利用 RS232串口通信將采集并轉換的電壓值顯示在 PC上利用 VB 做的顯示界面上。結果發(fā)現(xiàn)當 AD 沒有給輸入電壓時，上位機顯示有輸入電壓，經過查資料發(fā)現(xiàn)這是由于 由于 AD器件本身的原因，當沒有給輸入時，其輸入端呈高阻狀態(tài)，所以當沒有輸入時，所測到得電壓是錯誤的，為了解決這個問題我們嘗試了幾種方法，其中是用運放做電壓跟隨器來進行阻抗變換，使 AD 輸入端不再懸空，但是由于很多運放都不是軌道軌的運放（即不是滿伏輸出運放），而且會大大增加硬件的結構，所以不選擇這種方法，后來我們想到給輸入端加下拉電阻的方法，可以將輸入端電壓拉至地端，并且當有輸入時，其顯示的電壓也是輸入電壓。 在剛開始設計上位機顯示這部分時我們沒有想到由于系統(tǒng)整體的原因，所采集到得數(shù)據有很大 的抖動，討論過后發(fā)現(xiàn)是有多方面的原因的。其一就是我們這次設計采用的 AD0804 的采集轉換時間為 100us，這個時間是非常短的所以數(shù)據在不斷地更新。后來經過老師對數(shù)字濾波的詳細講解，我們下來也查閱了于數(shù)字濾波相關的資料，然后運用到上位機部分。在程序部分利用取多組數(shù)據再取均值的方法，雖然系統(tǒng)的測試速度有所 26 西華大學電氣信息學院智能化測控應用系統(tǒng)設計報告 變慢，但數(shù)據抖動很小，只在百分位抖動，影響不大。 VB加的部分程序如下： For k = 0 To 19 summ = summ + e(k) Next k c = summ / 20 summ = 0 i = (c / 255) * 10 壓力傳感器部分 傳感器部分主要我們是購買的成品回來，在調試時主要是檢驗其是否到達要求，輸出的線性度如何。在測試時我們把 G接地， I接 +5V 另與 O之間加 上 2 K上拉電阻即可通過 0輸出 ，然后給傳感器裝上水管后先不加水看起輸出的電壓時多少，再不斷的加水看輸出的電壓是否在給 的范圍之內，再加水到傳感器的極限輸出即傳感器的最大輸出電壓是多少。 27 西華大學電氣信息學院智能化測控應用系統(tǒng)設計報告 6 系統(tǒng)功能及指標參數(shù) 本次設計的智能液位傳感器主要能實現(xiàn)以下功能： （ 1） 壓力傳感器采用的測量液體的壓強的方式來實現(xiàn)測量液面高度； （ 2） 設計的單片機系統(tǒng)能控制 ADC 對壓力傳感器的輸出電壓信號進行采集并轉換； （ 3） 測量范圍能基本達到設計的要求在 01米的范圍內誤差較??； （ 4） 能在上位機上直觀的顯示出測量的液面高度； 系統(tǒng)各部分的測試參數(shù) AD 部分調試參數(shù) 在調通 AD后我們對 AD的數(shù)據采集 功能進行了測試，測試數(shù)據如下圖 ： 圖 AD的采集數(shù)據與給定的輸入數(shù)據 28 西華大學電氣信息學院智能化測控應用系統(tǒng)設計報告 這幾組數(shù)據都是在室內測得的，都是在室溫接近 30 度的情況測得。我們對所測得的數(shù)據進行了處理，一共測了 5組數(shù)據（給定的輸入電壓是在直流穩(wěn)壓電源上直接讀的，而測得的數(shù)據則是通過我們所做的上位機顯示程序讀出來的），求出了每組數(shù)據的樣本均值和樣本方差，通過直觀的觀察發(fā)現(xiàn)和給定的 AD 輸入誤差不是很大，我們也通過excel 做表發(fā)現(xiàn)這幾組測得的數(shù)據與給定的輸入電壓誤差很小。這說明 AD的線性度 還是比較高的。 系統(tǒng)測量液面高度的數(shù)據參數(shù) 這里測的數(shù)據是整個系統(tǒng)組在一起進行的測量，測量我們所給的液面高度。 測得的數(shù)據如下圖 : 圖 液面高度的測量數(shù)據 這些數(shù)據都是在室內測得的，在室溫 30 度左右測得。一共測了三組數(shù)據，電壓利用上位機顯示程序直接讀得，而高度的數(shù)據則是用米尺測得，一個電壓對應一個液面高度。數(shù)據處理則是求斜率的問題，每一個高度對應一個斜率主要為后面的上位機顯示液面高度的 VB程序找一個理論的依據。這樣也可以看 壓力傳感器的工作的線性度如何。 調試總結 通過調試我們發(fā)現(xiàn)調試時最費時間的藥考慮很多因素，調試過程要將整個系統(tǒng)組合起來看工作是否正常，能否達到基本的要求。 29 西華大學電氣信息學院智能化測控應用系統(tǒng)設計報告 我們設計的只能液位傳感器能基本滿足設計的基本要求，通過壓力傳感器測量液位的壓強方式 ,ADC0804 對壓力傳感器的輸出的模擬電壓進行采集和轉換送入單片機然后通過 RS232 串口通信傳送到上位機上顯示液面的高度。實現(xiàn)了將二進制的 量化轉換為以厘米為單位的 ASCLL 標準字符串形式傳送到 PC 機。測量范圍在 01 米內時誤差能基本滿足要求。誤差主要就是來至壓力傳感器的輸出與 ADC0804 的輸入有一定的差距，這主要是由于整個系統(tǒng)連接起來過后傳感器的內部電阻將其輸出電壓拉下來了，我們在以后對系統(tǒng)加入電壓跟隨器來改善。 30 西華大學電氣信息學院智能化測控應用系統(tǒng)設計報告 7 結論 本次設計的智能液位傳感器達到了預期的基本要求，主要特色之一就是直接利用壓力傳感器測液體的壓力的方式實現(xiàn)了測液面的高度，這種方式實現(xiàn)起來比較容易；其二就是將測量系統(tǒng)與 PC 機相結合起來這樣對數(shù)據的讀數(shù)比較直觀， 并且能精確到厘米。不過此設計也有很多不足之處，測量時要在容器的底部開口才能讀出壓力，還可以加入報警系統(tǒng)，當測量超出范圍時，系統(tǒng)自動報警。還有就是還可以加上一定的數(shù)據存儲能力，這樣要對以前的數(shù)據進行研究的地方非常有幫助。 31 西華大學電氣信息學院智能化測控應用系統(tǒng)設計報告 8 總結與體會 綜合上述各部分的測試結果，本設計完成了課程設計的大多數(shù)的要求?；具_到了預期的目標。 這次智能綜合設計歷時接近一個月，在這期間可以說是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西， 不僅可以鞏固以前所學過的知識，而且學到了很多書本上沒有接觸過的知識。以前接觸的那些程序都是很短很基礎的，但是在課程設計中碰到了一些復雜的程序編寫，這時畫程序方框圖就顯得很有必要了。通過畫程序方框圖可以使我們對所要完成的每一步任務都有一個很清楚的思路，讓我們明白每一步的任務，同時在程序測試的過程中也有利于查錯。 另外，以前對于編程工具的使用還處于一知半解的狀態(tài)上，經過一段上機的實踐，對于怎么去排錯、查錯，怎么去看每一步的運行結果，怎么去了解每個寄存器的內容以確保程序的正確性上都有了很大程度的提高。 這次課程 設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多編程問題，最后在同學們的幫助下并且查閱了很多相關的資料才得以解決。通過本次課程設計，我進一步溫習和鞏固了課本的理論知識，增強了理論聯(lián)系實際的能力，同時也增強了我通過檢索資料來獲取相關專業(yè)信息以及利用檢索到的信息來解決面