【導(dǎo)讀】線路,十分麻煩而且費用很高，給測量和控制帶來了極大的不方便。設(shè)計有一種可以遠(yuǎn)距離對液位進(jìn)行控制的方法。我們可以以單片機(jī)為中心，利用無線。設(shè)定好的范圍內(nèi)。采用V/F轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)和用無線射頻技術(shù)以及水位測量系統(tǒng)的設(shè)計。減少了設(shè)計的復(fù)雜性。其他方面的測量，大到江河水位的測量，小到水池、水塔的水位測量。電壓-頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)，將電壓轉(zhuǎn)換成頻率發(fā)射到單片機(jī)上去。單片機(jī)對接收到的信號。進(jìn)行處理，得到最終的水位值。通過P0、P2口，顯示在LED數(shù)碼管上面。

　　

【正文】 XTAL218RST9(RD)17(WR)16(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40(A13)26U?AT89C51GNDVCC12Y?XTALGNDGNDVCCGND 圖 213引腳接口 LED 接口原理 常用的 LED 顯示器有 LED 狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管）、 LED 七段顯示器（俗稱數(shù)碼管）和 LED十六段顯示器。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示； LED 十六段顯示器用于字符顯示。 (1)數(shù)碼管簡介 a. 數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 數(shù)碼管由 8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字 0 ~字符 A ~ F、 H、 L、 P、 R、 U、 Y、符號 “ ” 及小數(shù)點 “ .” 。數(shù) 碼管的外形結(jié)構(gòu)如下圖所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 系統(tǒng)硬件設(shè)計 21 圖 214 LED原理圖 b. 數(shù)碼管工作原理 共陽極數(shù)碼管的 8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起。通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 共陰極數(shù)碼管的 8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。通 常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 c. 數(shù)碼管字形編碼 要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符，必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。字型碼各位定義為：數(shù)據(jù)線 D0 與 a 字段對應(yīng)， D1 與 b 字段對應(yīng) ?? ，依此類推。如使用共陽極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0表示對應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為 1表示對應(yīng)字段暗；如使用共 陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為 1 表示對應(yīng)字段亮。如要顯示 “0” ，共陽極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為： 11000000B（即 C0H）；共陰極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為：00111111B（即 3FH）， 依此類推。 (2).靜態(tài)顯示接口 靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨立，公共端恒定接地（共陰極）或接正電源（共陽極）。每個數(shù)碼管的 8 個字段分別與一個 8 位 I/O 口地址相連， I/O 口只要有段碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來，并保持不變，直到 I/O 口輸出新的段碼 。采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用 CPU 時間少，編程簡單，顯示便于監(jiān)測agdfe cb10 9 8 7 6g f G N D a be d G N D c dp1 2 3 4 5VDVD＋ 5 V( a )( b ) ( c )dp東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 系統(tǒng)硬件設(shè)計 22 和控制，但其占用的口線多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場合。 (3)．動態(tài)顯示接口 動態(tài)顯示是一位一位地輪流點亮各位數(shù)碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個 8 位的 I/O 口控制；各位的位選線（公共陰極或陽極）由另外的 I/O 口線控制。動態(tài)方式顯示時，各數(shù)碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另 一時刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。 采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省 I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時， CPU 要依次掃描，占用 CPU 較多的時間。 ．系統(tǒng)性能分析 在本系統(tǒng)中采用的 MPX2050 壓力傳感器 ,提供了精確的與外界壓力成正比的線性電壓輸出 ,它的線性度達(dá)到 %/VFSS，并且具 有 085℃的溫度補(bǔ)償。因此 ,在 05M的測量范圍內(nèi) ,僅僅產(chǎn)生 的誤差。它的輸出電壓通過電壓跟隨器的隔離 ,使得后級電路的工作對它不產(chǎn)生影響 ,增加了測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。水位相對于其他測量值而言，是一個變化緩慢的量，因此在本系統(tǒng)中沒有采用傳統(tǒng)的 A/D轉(zhuǎn)換電路，而是采用了 V/F 方式的轉(zhuǎn)換，這樣做的目的，既可以提高測量的精度，又可以簡化電路。在接收端， ED5027 解碼器只要一根線就完成了與單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳送。 0500Hz的頻率相對 05M的水位，轉(zhuǎn)換精度達(dá)到 1cm/Hz,相當(dāng)于 12位的 A/D 轉(zhuǎn)換效果 。由于測量系統(tǒng)把水位的高低轉(zhuǎn)換成了壓力的大小，這樣就可以連續(xù)測量和顯示水位的動態(tài)變化情況。水位無線測量與控制的距離與 MS303S、 MS303R 的射頻組件的工作電壓和發(fā)射、接收天線有關(guān)，適當(dāng)增加工作電壓和天線的長度，可以增加測量的距離 。 [19] 在這里，水位測量發(fā)射電路里使用的 ED5026 編碼器的地址編碼值必須與單片機(jī)接收電路里的 ED5027 解碼器的地址編碼值一致，同樣，水位控制接收電路里使用的ED5027解碼器的地址編碼值也必須與單片機(jī)發(fā)射電路里的 ED5026編碼器的地址編碼值一致，這樣才能實現(xiàn)水位測量與控 制無線通信。 [21] 根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計，技術(shù)指標(biāo)可以達(dá)到： 水位測量范圍： 0 – 5米 測量精度： 177。 米 無線測量距離： 〈 ２００米 水泵電機(jī)功率： 由控制繼電器決定 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 硬件外圍接口 23 3. 硬件外圍 接口 f2g3e4d5c8DP7b9a10f2g3e4d5c8DP7b9a10D2VCCVCCEA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)1512345678(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40U?AT89C51A0A1A2A3A4A5A6A7VSSD0D1D2D3數(shù)據(jù)輸入OSC1OSC2輸出 vtVDDVD50275027A0A1A2A3A4A5A6A7VSS A8A9A10A11TEOSC1OSC2數(shù)據(jù)輸出VDDVD5026VCCGNDVCC12Y?XTALGND1天線2OUTVCCGNGMS303RGNDVCC1IN2天線VCCGNGMS303SVCCGNDGNDVCCGNDGNDVCCA0A1A2A3A4A5A6A7VSS D0D1D2D3數(shù)據(jù)輸入OSC1OSC2輸出 vtVDDVD502750271天線2OUTVCCGNGMS303RGNDVCC1TC1QT 觸發(fā)器220VMVCCGNDVCCGND12345678*lm331GNGVCCMPX205010VGND8523467A185234671A2OP0785234671A3OP07R1R2R3R447100KR722K100KGNDGNDC1GND20KRSGNDC31μFC3GND100K1010A0A1A2A3A4A5A6A7VSS A8A9A10A11TEOSC1OSC2數(shù)據(jù)輸出VDDVD5026GND+151IN2OUTVCCGNGMS303SVCCGNDR6C2GND10VCCVCCVCCVCCGNDGNDGNDVCCGNDGND 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 結(jié) 論 24 結(jié) 論 本次設(shè)計 的水位無線射頻測量、控制系統(tǒng)，可以廣泛應(yīng)用于各種情況下的水池或水塔的水位的測量和控制，也可以應(yīng)用于江河湖泊的水位測量，如果對電路進(jìn)行簡單的變動，還可以實現(xiàn)靈活的多點水位測量和控制。本系統(tǒng)采用了無線射頻測量的方式，對測量點的選擇就可以具有很大的靈活性，采用了半導(dǎo)體硅壓力傳感器， 能夠以簡單的方式實現(xiàn)水位的連續(xù)測量和控制。由于采用了單片機(jī)技術(shù)，能夠方便地實現(xiàn)水位的數(shù)字顯示，方便地進(jìn)行水位的上、下限數(shù)字設(shè)定，在水位的測量電路中，使用了 V/F方法，不僅提高了測量的精度，而且又簡化了電路。本設(shè)計系統(tǒng)還可以應(yīng)用于其他參數(shù)的測量和控制，具有一定的通用性。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 致 謝 25 致 謝 本文從擬定題目到定稿，歷時數(shù)月無論是在課程學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題和撰寫的每一個環(huán)節(jié)，無不得到 徐堅 老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)， 他 認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。在此謹(jǐn)向 徐 老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 同時，感謝學(xué)校為我提供了一個學(xué)習(xí)的平臺，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時四載，卻給以終生受益無窮之道。 我堅信信在你們的關(guān)懷和幫助下，我能順利完成論文答辯、順利畢業(yè)！路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 參考文獻(xiàn) 26 參考文獻(xiàn) [1] 朱志勤 . 遙測遙感技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展 .計算機(jī)自動測量與控制 ， (2). 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