【正文】 機(jī)I/O口輸出，考慮到外接存在的各種干擾信號(hào)，因此在信號(hào)輸出級(jí)采用光電隔離的方式，從而保證外界的干擾信號(hào)對(duì)傳感器內(nèi)部系統(tǒng)不會(huì)造成干擾。本設(shè)計(jì)中不涉及遙控器的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)中所使用的遙控器由市場(chǎng)采購(gòu)而得，遙控器具體發(fā)送的命令形式將在第三章軟件設(shè)計(jì)中著重介紹。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(wú)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。這樣做的目的是：首先采樣器件（稱重傳感器）成本相對(duì)較低；其次，液位首先引流至液位管，液體和采樣器件無(wú)接觸，這樣不存在液體的化學(xué)性質(zhì)對(duì)采樣原件造成干擾或損壞。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。3 V 電壓時(shí), 最大功耗為1 mW , 等待模式下電源電流僅為8uA。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(wú)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。能直接將傳感器測(cè)量到的多路微小信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。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。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊CAT24WC08是一個(gè)8K位串行CMOS E2PROM 內(nèi)部含有512個(gè)8位字節(jié)CATALYST公司的先進(jìn)CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗CAT24WC01 有一個(gè)8 字節(jié)頁(yè)寫(xiě)緩沖器CAT24WC08有一個(gè)16字節(jié)頁(yè)寫(xiě)緩沖器該器件通過(guò)I2C 總線接口進(jìn)行操作有一個(gè)專門(mén)的寫(xiě)保護(hù)功能。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(lái)控制三極管，有三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)4位數(shù)碼管，并控制其亮暗。顯示模塊考慮到該傳感器使用的特殊性，有可能安裝在較高的位置，因此需保證在3~5米的范圍內(nèi)能夠清楚的看到顯示數(shù)值。通訊芯片采用I2C接口，紅外接收采用外部中斷和定時(shí)器配合的方式。通過(guò)上述要求分析可得如下圖11所示的系統(tǒng)框圖。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。該高度即為待測(cè)容器液位的高度。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。 由此可見(jiàn)，液位傳感器在我國(guó)近階段有很不錯(cuò)的發(fā)展前景，但單單從技術(shù)方面來(lái)將還并不是很成熟，還有待于進(jìn)一步的提高。 (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。液位傳感器產(chǎn)品達(dá)到10大類、42小類、6000多個(gè)品種，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，但是在我國(guó)的所有生產(chǎn)液位傳感器的企業(yè)來(lái)看，外資企業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯，國(guó)內(nèi)外企業(yè)綜合實(shí)力懸殊，這是因?yàn)槲覈?guó)生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小，人才短缺、研發(fā)能力弱，最關(guān)鍵的還是技術(shù)，難與國(guó)外企業(yè)抗衡。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。傳統(tǒng)型磁翻板液位傳感器一般是指只具有顯示和輸出功能的液位傳感器，真正意義上的智能液位傳感器，推理、感知、應(yīng)該具備學(xué)習(xí)、通訊等功能，具有精度高、性能價(jià)格比高、使用方便等特點(diǎn)。按液位傳感器輸出量的形式分類，可分為模擬式和數(shù)字式傳感器。結(jié)構(gòu)型是依靠液位傳感器結(jié)構(gòu)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)轉(zhuǎn)換的。按液位傳感器轉(zhuǎn)換過(guò)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。 液位傳感器的分類當(dāng)前市場(chǎng)上所能夠看到的液位傳感器種類繁多，測(cè)試原理不同測(cè)試方法也不盡相同。下面就一款低成本工業(yè)用智能液位傳感器做如下介紹。 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 15 目 錄摘 要 IIAbstract III第1章 LED顯示屏簡(jiǎn)介 1 課題來(lái)源 1 LED顯示屏發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2 LED發(fā)展現(xiàn)狀 2 LED大屏幕的發(fā)展趨勢(shì) 3 LED顯示屏的設(shè)計(jì)要求 5 LED大屏幕顯示系統(tǒng)的分類 5 LED顯示屏的設(shè)計(jì)要求 6 本章小結(jié) 7 參考文獻(xiàn) 8 致 謝 10 附錄A 11 附錄B 12 附錄C 13 第1章 整體設(shè)計(jì)概述隨著微電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展以及綜合自動(dòng)化程度的不斷提高，目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的智能儀表，其技術(shù)也同樣在過(guò)去的二十多年里得到了迅猛的發(fā)展。該傳感器使用場(chǎng)合較多，特別是總線通訊方式安裝及后續(xù)維護(hù)都非常方便，且成本相對(duì)較低，因此具有廣闊的市場(chǎng)前景。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(kāi)啟相關(guān)閥門(mén)同時(shí)關(guān)閉報(bào)警信息。本傳感器的工作原理是利用連通器的原理，將罐體或池中的液體通過(guò)引流管將液體引流至液位管中，液位管底部裝有稱重傳感器，將稱得的重量轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出，再經(jīng)過(guò)A/D處理將數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上以及進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸和控制，從而達(dá)到自動(dòng)監(jiān)控的目的。SJ0051畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)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： 2014 年 6 月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。本液位傳感器為主要應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)合的智能儀表，比如：在石油化工、水利水電、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及自來(lái)水廠、污水處理廠等眾多領(lǐng)域。本傳感器通過(guò)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(mén)，以達(dá)到自動(dòng)控制的目的。本傳感器集成了兩種輸出信號(hào)，第一種為頻率輸出方式，該輸出信號(hào)為國(guó)際通用的（200~1000）HZ頻率信號(hào)，高電平≥，低電平＜，脈沖寬度＞；第二種為總線輸出方式，選用的總線輸出方式為RS485，采用標(biāo)準(zhǔn)的modbusRTU協(xié)議傳輸，不僅可以接收液位傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，而且可在異地通過(guò)發(fā)送總線命令達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)控制的目的。關(guān)鍵詞： 智能儀表；稱重傳感器；modbusRTU協(xié)議AbstractThe 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 。目前國(guó)外智能儀表占據(jù)了國(guó)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。下面就對(duì)不同類型的液位傳感器做簡(jiǎn)要分類。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(lái)控制輸出的物理量。按液位傳感器轉(zhuǎn)換原理分類，可分為電阻式、微波式、激光式、超聲式、光電式、熱電式、電感式、電容式、電磁式、壓電式、光纖式及核輻射式等等。按液位傳感器轉(zhuǎn)換過(guò)程中的物理現(xiàn)象分類，可分為結(jié)構(gòu)型和物性型。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。、位移、速度、加速度、力、電壓、電流、溫度、壓力、流量、功率參數(shù)等等。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)。 液位傳感器的應(yīng)用場(chǎng)合液位傳感器作為液位測(cè)量的主要智能儀表廣泛應(yīng)用于：河流、石油化工、水利水電、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及自來(lái)水廠、污水處理廠等眾多領(lǐng)域。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)。主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面： (1)核心技術(shù)和基礎(chǔ)能力欠缺，核心芯片嚴(yán)重依賴國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)企業(yè)在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊應(yīng)用的高端方面與國(guó)外企業(yè)差距明顯。 (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(guó)浮子液位計(jì)傳感器企業(yè)任重道遠(yuǎn)。本設(shè)計(jì)中液位傳感器采用稱重原理，采樣器件為稱重傳感器，將重量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。再通過(guò)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。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用需求分析，本液位傳感器具有就地顯示功能、參數(shù)設(shè)置功能、聲光報(bào)警功能、頻率輸出功能、RS485總線通訊功能。因此，在設(shè)計(jì)之初通過(guò)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(lái)； 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)； 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