基于單片機(jī)的分段電容式液位測(cè)量的研究_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-資料下載頁(yè)
2025-08-22 17:45本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】要保證檢測(cè)結(jié)果是實(shí)時(shí)連續(xù)的，要求具有較快的檢測(cè)速度。本課題正是研究這樣。一種測(cè)量技術(shù)，通過測(cè)量電容，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)多界面液位測(cè)量。通過闡述分段電容式液位測(cè)量的原理分析、實(shí)現(xiàn)、以及解決的問題，法在本課題應(yīng)用中的選擇是正確的。
【正文】 1 45P 0. 0P 0. 1P 0. 2P 0. 3P 0. 4P 0. 5P 0. 6P 0. 7X 1X 21117 4L S0 47 4L S0 47 4L S0 4+ 5VE A/ VPEP 0. 1P 0. 2P 0. 3111 12 2 2 2P 1. 0P 1. 1P 1. 2P 1. 3P 1. 4P 1. 5P 1. 6P 1. 7RDWRR E S E T0INT 1IN TT 0T 1R X DT X D PALE /PSENP 0. 0P 0. 1P 0. 2P 0. 3 ???? 圖 LED 動(dòng)態(tài)顯示電路 10 9 8 7 6 1 2 a b c d e f g 4 dp 3 a b f c g d e dp 5 GND 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件總體設(shè)計(jì) 在進(jìn)行軟件總體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，即模塊化自頂向下的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)需求分析的要求，明確所要解決的問題，將一個(gè)總的問題，明確為若干個(gè)部分，對(duì)每個(gè)部分給出軟件解決方案，模塊化設(shè)計(jì)有利于程序設(shè)計(jì)任務(wù)的劃分，各獨(dú)立模塊允許被任意調(diào)用，使得整個(gè)程序結(jié)構(gòu)清晰，組合靈活，維護(hù)調(diào)試方便 [15] 。 因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)采用了 ATmegal6和 ATmega8分別作為數(shù)據(jù)采集與處理模塊單片機(jī)和電容傳感器單片機(jī)，因此軟件設(shè)計(jì)分成了兩部分： ATmegal6單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和 ATmega8單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。 ATmegal6 單片機(jī)軟件總體設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集與處理模塊單片機(jī) ATmegal6完成了以下功能： ①整個(gè)系統(tǒng)的初始化：包括單片機(jī) I／ O端口的初始化，整個(gè)中斷系統(tǒng)的初始化，串行通信初始化，定時(shí)器初始化，看門狗初始化， LED系統(tǒng)運(yùn)行指示和 LCD顯示初始化， EEPROM設(shè)定值讀取 [16] 。 ② 人機(jī)交互功能：包括 LED系統(tǒng)運(yùn)行指示燈顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)， LCD顯示，用戶按鍵的讀取。 ③通過串行通信控制電容傳感器傳送本段電容測(cè)量值，從而獲取十段電容傳感器的測(cè)量值對(duì)測(cè)量值進(jìn)行處理，并計(jì)算出油氣界面位置和油水界面位置，計(jì)算油層厚度并通過 LCD進(jìn)行顯示。通過按鍵操作能夠讀取十段電容傳感器測(cè)量值，并通過 LCD進(jìn)行顯示，供用戶調(diào)試使用 [17] 。 ④傳感器設(shè)置功能：通過按鍵操作能夠測(cè)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(yùn)行時(shí)讀取使用，該值將用于油氣界面位置和油水界面位置的計(jì)算。通過按鍵操作能夠設(shè)定判斷油氣界面和油水界面的閾值。 ⑤定時(shí)檢測(cè)各個(gè)電容傳感器的工作狀態(tài)，如出現(xiàn)錯(cuò)誤通過 LED指示燈報(bào)警， 并在 LCD顯示出錯(cuò)電容傳感器為第幾段。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 ⑥通過控制 MAX485 芯片，使用 RS485 總線進(jìn)行外部通信。 ATmega8單片機(jī)軟件總體設(shè)計(jì) 電容傳感器單片機(jī) ATmega8 具有以下功能： ①整個(gè)系統(tǒng)的初始化：包括單片機(jī) I／ O端口的初始化，整個(gè)中斷系統(tǒng)的初始化，串行通信初始化，定時(shí)器初始化， A／ D模塊的仞始化，看門狗 初始化。 ②對(duì)電容測(cè)量電路傳送的電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，采用極值平均軟件濾波，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行軟處理，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 ③通過串行通信接收 ATmegal6單片機(jī)的控制信息，傳送本段電容傳感器的 測(cè)量值 [18] 。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第六 章 結(jié)束語(yǔ) 本傳感器的設(shè)計(jì)這期間經(jīng)歷了選題，需求分析，原理的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，傳感器總體設(shè)計(jì)，硬件各模塊的設(shè)計(jì)，軟件的設(shè)計(jì)，傳感器的分析?？偨Y(jié)所有工作，可以得到如下幾點(diǎn)結(jié)論： (1)小電容量的檢測(cè)足本系統(tǒng)的核心問題之一，改進(jìn)的直流充放電電容 檢測(cè)方法是一種比較適合的方法。 (2)小電容檢測(cè)的最重要的問題，是如何最大限度減少線路電容和元件電容的干擾。通過改進(jìn)傳感器結(jié)構(gòu)，采用數(shù)字信號(hào)傳送，極大的減小了線路電容。通過改進(jìn)直流充放電測(cè)量電路，基本消除了元件電容的影響。 (3)利用本文總結(jié)出的十分簡(jiǎn)單易行的界面計(jì)算方法，簡(jiǎn)化計(jì)算和判斷的過程，既節(jié)省了單片機(jī)的資源，又降低多次浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算帶來的近似計(jì)算誤差，提高了測(cè)量精度。 (4)傳感器設(shè)計(jì)利用高性能而廉價(jià)的元器件，既簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，又節(jié)省傳感器的成本。例如高速、高集成度的 AVR系列單片機(jī)，使用方便的 4路模擬開 關(guān)74HC4066。能夠滿足顯示要求，使用簡(jiǎn)單的 1602LCD等等。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 參考文獻(xiàn) [1]《國(guó)家海洋局》編寫組 .海洋環(huán)境保護(hù)與檢測(cè) .北京 :海洋出版社 ,1998. [2]侯解民 ,孫玉清 ,張銀東 .海上溢油機(jī)械同收技術(shù)研究 .北京 :第五屆中國(guó)國(guó)際救撈論壇論文集 ,2020． [3]交通部科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所 .海上溢油防止 新技術(shù) .北京 :中國(guó)科學(xué)環(huán)境出版社 ,1991． [4]齊永生 ,宋生奎 ,涂啞慶 .儲(chǔ)油罐液位測(cè)量技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) .石油工程建 設(shè) .2020，32(4):14． [5]李冬梅 .國(guó)內(nèi)外液 位計(jì)量?jī)x表技術(shù)發(fā)展動(dòng)向 .儀器儀表用 戶 .2020,9(3):57． [6]楊萬(wàn)國(guó) ,賈延剛 .多種液位儀表的應(yīng)用對(duì)比 .石油 工 程建設(shè) .2020,30(1):3843． [7]任開春 ,涂弧慶 .20余種液位測(cè)量方法分析 .工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置 .2020,(5):1216． [8]李曉游 .原油 儲(chǔ)罐多界面測(cè)試系統(tǒng) :(碩士 學(xué)位論 文 ).沈陽(yáng) .沈陽(yáng)工 業(yè)人學(xué) ,2020． [9]何奇 ,庸得剛 .淺析汕罐液位檢測(cè)的幾種方法 .計(jì)量與測(cè)試技術(shù) .2020,32(2):89． [10]唐云龍 .新型浮簡(jiǎn)液位計(jì)校驗(yàn)儀的設(shè)計(jì)開發(fā) :(碩士學(xué)位論 文 ).大連 :大連理工大學(xué)，2020． [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(xué)位論文 ).上海 :上海海事人學(xué) ,2020． [12]何祥宇 .汕水界面智能榆測(cè)儀的研究 (碩士學(xué)位淪文 ).武漢 :武漢理工大學(xué)， 2020. [13]王毅 ,候解民 ,尚晨旭 .電容式油水界面液位傳感器的設(shè)計(jì) .中國(guó)儀 表 .2020,(5):5658． [14]白雪皎 .超聲波油量測(cè)量?jī)x的研究 :(碩士學(xué)位論文 ).吉林 :吉林大學(xué) ,2020． [15]崔艷 .超聲波油量測(cè)量?jī)x的研究 :(碩士學(xué)位論文 ).天津 :天津工業(yè)大學(xué) ,2020． [16]駱宇鋒 ,高應(yīng)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(shù) .2020，24(5):1924． [17]余成波 ,傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) .北京 :高等教育出版社 ,2020． [18]陶紅艷 .傳感器與現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù) .北京 :清華大學(xué)大學(xué)出版社 ,2020． 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 致 謝 本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是在我的指導(dǎo)老師 姜老師 的悉心指導(dǎo)下完成的。從開始的畢業(yè)設(shè)計(jì)講課答疑，平時(shí)資料的搜集，一直到現(xiàn)在畢業(yè)論 文的最終完成，老師在每一個(gè)階段都激勵(lì)著我們前進(jìn)。幾個(gè)月以來， 老師在指導(dǎo)我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)那種兢兢業(yè)業(yè)、孜孜不倦 、無(wú)怨無(wú)悔的精神給我們留下了深刻的印象，使我們學(xué)到了很多書 本上學(xué)不到的知識(shí)，使我們明白了很多書本上學(xué)不到的道理。在此謹(jǐn)向 老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 祝愿老師身體健康，工作順利！ 感謝在大學(xué)期間教過我的各科老師，是你們的悉心教導(dǎo)才有我學(xué)業(yè)的進(jìn)步和順利的畢業(yè)，感謝你們！ 感謝在一起愉快的度過大學(xué)生涯的的同學(xué)，感謝你們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活上給予我的幫助！
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