【正文】 time data is detected by the sensor and is pared with the level of extreme value, according to the industry need for supplying liquid or liquid discharge beyond extremes buzzer alarm system and automatically to the fluid or discharge liquid, until the return to the standard given value. level extremes。 sensor大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第一章 緒論第一章 緒論 研究目的和意義隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，自動(dòng)化的相應(yīng)產(chǎn)業(yè)也隨之不斷更新?lián)Q代，液位的控制也由傳統(tǒng)的人工控制逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化控制。該系統(tǒng)具有預(yù)報(bào)警警示系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、報(bào)警后的自補(bǔ)償系統(tǒng)以及人工實(shí)時(shí)操控系統(tǒng)等組成。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 現(xiàn)今在工業(yè)生產(chǎn)中常用測(cè)量液位儀器有簧管式、浮球式、防爆式以及兩線式控制液位器等。這種單發(fā)單收傳感器可以避免類似自發(fā)自收式傳感器安裝、接收的盲區(qū)，又可克服多信號(hào)發(fā)射、接收的多信號(hào)耦合現(xiàn)象。美國(guó)公司（MILLTRONICS）已經(jīng)開(kāi)發(fā)多范圍超聲波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)級(jí)和電平測(cè)量功能，它使用非接觸式超聲波傳感器的水平差，水平變化可以被監(jiān)測(cè)30厘米至14米范圍。雖然，串級(jí)液位控制較之原始液位控制有著顯著的效果，但該系統(tǒng)的大慣性、延遲、難以精確控制非線性模型等的特點(diǎn)也給實(shí)際生產(chǎn)中添加了不少的困難。敖茂堯提出優(yōu)化算法關(guān)于粒子群進(jìn)一步解決神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP收斂慢特性?？刂扑惴ǖ拇_定關(guān)系著被控物體調(diào)控的性能優(yōu)勢(shì)。在穩(wěn)定狀態(tài)下可以消除偏差，調(diào)節(jié)效果也十分顯著，且需要保留顯示以前的時(shí)刻偏差數(shù)較少，因此系統(tǒng)的運(yùn)算量和資源占用量也較少。在此過(guò)程中操作人員可以根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行液位極值的變更設(shè)定。根據(jù)系統(tǒng)總框圖確定所需硬件，并依次決定硬件型號(hào)；對(duì)于軟件則由程序流程圖最終確定各部分程序。以單片機(jī)為控制核心的裝置系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳送速度快、控制反饋速度快、工作環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、系統(tǒng)使用壽命長(zhǎng)、功能損失小等特點(diǎn)。調(diào)控模型也可實(shí)時(shí)根據(jù)需要及時(shí)調(diào)控?cái)?shù)值。控制系統(tǒng)的方框圖為圖1。因此對(duì)于系統(tǒng)而言單片機(jī)的選擇非常重要，這將決定著系統(tǒng)的工作效率與經(jīng)濟(jì)效益。如控制速度與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度、程序存儲(chǔ)器容量、輸入/輸出引腳數(shù)量等。如看門(mén)狗電路、雙指針、EEPROM、雙串口、RTC、CAN接口、RAM延展。4. 單片機(jī)的封裝形式：綁定型封裝、直插雙列型封裝。6. 單片機(jī)功能損耗的大小。如播放機(jī)的遙控器設(shè)計(jì)，~。9. 機(jī)型能否在線編程以及考慮燒錄器的價(jià)格。11. 所選機(jī)型支持的匯編語(yǔ)言。13. 被選機(jī)型應(yīng)具有較強(qiáng)的免干擾特性。基于上述幾點(diǎn)因素：系統(tǒng)整體的規(guī)模不是很大，又由于系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度要求不是很高即系統(tǒng)實(shí)時(shí)性需求不高，系統(tǒng)的總線使用分時(shí)復(fù)用的形式，因而對(duì)輸入/輸出串口的數(shù)量要求可以降低。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試測(cè)試過(guò)程中，系統(tǒng)機(jī)型采用雙列直插封裝的單片機(jī)，不需要對(duì)實(shí)際生產(chǎn)工業(yè)中被控對(duì)象的控制所處具體外界環(huán)境予以考慮。由以上所述調(diào)控模型可以選取具有51相通性的AT89S52型作為本次所選機(jī)型。閃存既能滿足存儲(chǔ)器（程序）在線編程同時(shí)也適用于常用器件編程，使用非易失性高密度存儲(chǔ)技術(shù)的ATMEL公司制造用工業(yè)中，且該系列與51系列突顯出良好的融合性，這也使得AT89C51更能靈活應(yīng)用于嵌入式控制中。此外單片機(jī)AT89S52可選擇省電模式下的軟件數(shù)量為兩類，且能夠處于零赫茲靜態(tài)下進(jìn)行運(yùn)算邏輯。該系統(tǒng)所需屏幕主要用生產(chǎn)設(shè)備計(jì)算機(jī)來(lái)完成簡(jiǎn)單的工業(yè)控制系統(tǒng)，通常用數(shù)字顯示屏幕，LCD等，調(diào)控模型只需表示出液體水平位值即數(shù)字化即可， LCD顯示屏已經(jīng)能夠滿足調(diào)控模型的要求。使用兩位LED將能夠符合模型需求。靜態(tài)優(yōu)點(diǎn)是規(guī)律容易掌握，屏幕長(zhǎng)時(shí)間觀看不會(huì)感覺(jué)眼澀，因?yàn)椴恍枰幚砥鬟B續(xù)掃視屏幕，因而可節(jié)省處理器的運(yùn)作量。因此屏的靜態(tài)方法數(shù)通常用于小型應(yīng)用系統(tǒng)屏幕。共陽(yáng)極解碼用八區(qū)共陽(yáng)極顯示元件進(jìn)行數(shù)據(jù)展示，采用單片機(jī)控制的輸入/ 出端口的數(shù)值鎖存。選基于下列參值模塊： 逐次比較型AD由一個(gè)比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過(guò)逐次逼近邏輯結(jié)構(gòu)的，從MSB順序?yàn)槊總€(gè)輸送電壓和輸出DA轉(zhuǎn)換器內(nèi)置數(shù)碼比較N次后輸出。 用多個(gè)比較器，只看到當(dāng)前比較并執(zhí)行轉(zhuǎn)換，也被稱為閃光（快速）型。比較串并的原理借鑒了并行和逐次比較轉(zhuǎn)換元件（模/數(shù)）的工作機(jī)理，經(jīng)典的由N的半值比較并行轉(zhuǎn)換元件（數(shù)/模）與轉(zhuǎn)換元件（模/數(shù)）構(gòu)成組合體，比較兩次后實(shí)施轉(zhuǎn)換，即所謂的半閃光（半快速）型。模塊規(guī)模比并聯(lián)式線路精簡(jiǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)高的分辨率可以通過(guò)簡(jiǎn)單的電路來(lái)獲得，但缺點(diǎn)是積分時(shí)間決定著轉(zhuǎn)換精度導(dǎo)致極低的轉(zhuǎn)化率。在理論上，這中模塊的分辨率會(huì)增加并且?guī)缀跏菬o(wú)限增長(zhǎng)的，只要該頻率分辨率樣品生產(chǎn)時(shí)間能夠滿足寬度脈沖的累計(jì)數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)需要的轉(zhuǎn)換（模/數(shù)）的位數(shù)被設(shè)置時(shí)，該數(shù)值應(yīng)被數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)考慮到這兩個(gè)區(qū)域的動(dòng)靜態(tài)精度平滑特性。轉(zhuǎn)換元件（模/數(shù)）位數(shù)與量化誤差有著一定聯(lián)系。 低于十位的轉(zhuǎn)換器誤差值較大，高于十一位的轉(zhuǎn)換元件對(duì)降低輸入誤差并沒(méi)有太大的改變，但由于轉(zhuǎn)換元件（模/數(shù)）的要求定得太高。A/D轉(zhuǎn)換器所要處理的信號(hào)需要先經(jīng)過(guò)測(cè)量裝置的數(shù)值測(cè)量后方可進(jìn)行后期處理，量化的誤差值與測(cè)量的誤差值構(gòu)成了系統(tǒng)整體的誤差。在當(dāng)今情況下，精確度值為大于百分之零點(diǎn)一至百分之零點(diǎn)五的測(cè)量器居多，因此系統(tǒng)的精度要求可以確定在此區(qū)間，加之?dāng)?shù)值的符號(hào)位十至十一位即為對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼位數(shù)。 / D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換率從轉(zhuǎn)換開(kāi)始到結(jié)束轉(zhuǎn)換需要經(jīng)過(guò)一段過(guò)渡時(shí)間后穩(wěn)定的數(shù)值才能被輸出。系統(tǒng)的采樣率應(yīng)當(dāng)在轉(zhuǎn)換率被確定后被予以考慮，在當(dāng)前需要下同時(shí)應(yīng)考慮到采樣的普遍性，隨機(jī)取得樣品個(gè)數(shù)為十個(gè)并且為同一波形的同一周期，高達(dá)一千赫茲的信號(hào)頻率將成為該轉(zhuǎn)換器的最大值。輸送信號(hào)由自然數(shù)起步作為該值最小值，而有些從無(wú)到有。 當(dāng)在變化非常緩慢的模擬數(shù)據(jù)信號(hào)及直流信號(hào)的情況下不需使用保持器，除此之外則都將使用該器件。 當(dāng)系統(tǒng)滿量程輸出時(shí)理想的輸入值被對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入值減掉之后所得值即為滿刻度誤差值。 電機(jī)模塊的設(shè)計(jì)方案由于液泵參數(shù)在設(shè)計(jì)中不需要被具體確定，液泵的電動(dòng)機(jī)規(guī)格和類型的各有千秋，由于參數(shù)的不同導(dǎo)致了電路的差異，該設(shè)計(jì)中僅簡(jiǎn)述其功能原理。作為調(diào)控器件大家庭中的一員，繼電器又是這電子家庭成員中的一個(gè)重要成員。由此可以看出該元件在電路中的職責(zé)是對(duì)電路整體進(jìn)行保護(hù)以及改變電流流向等。 ,該值能夠在直流狀態(tài)下使用萬(wàn)能表測(cè)量線圈得到所需值。為了使繼電器能夠在常規(guī)狀態(tài)下進(jìn)行工作，這就要考慮吸和狀態(tài)下的參值不大于電流的給定參值。，即由繼電器操控時(shí)釋放最大電流值。，該值是被允許加載在器件上的電流/電壓值。對(duì)于電機(jī)的選擇一般有三種：伺服、直流、步進(jìn)電機(jī)。伺服馬達(dá)起動(dòng)力矩的機(jī)械性能好，具有簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)線路且易于控制，倒車功能不堵塞，就其市場(chǎng)價(jià)位而言目前售價(jià)高，不適用于一般用途。直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩相對(duì)較大，具有相對(duì)高的精度控制，其中每旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角都是被設(shè)定為更準(zhǔn)確的數(shù)值，從而能夠有效提高輸液率的調(diào)控精準(zhǔn)度。同時(shí)本設(shè)計(jì)應(yīng)用正反轉(zhuǎn)的工作原理來(lái)調(diào)控液位的數(shù)值。然而，水平液位是非線性的控制系統(tǒng)，不同時(shí)間可以是不同模型。如對(duì)于一組300兆瓦的汽包爐機(jī)組，自動(dòng)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)最為重要的就是調(diào)控液位，即為汽包的液位調(diào)節(jié)三沖量系統(tǒng)。水位已經(jīng)上升到出現(xiàn)水不斷外漫的情況，從而造成增加蒸汽水分含量過(guò)熱現(xiàn)象。最終渦輪飛車，渦輪軸飛出油缸殼體，幾十米后渦輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)單元全部造成損失[3]，我們可以看到系統(tǒng)的調(diào)節(jié)的重要。BM51剛線液位計(jì)是用途廣泛的液位測(cè)量、控制儀表，通用的液位測(cè)量和控制儀器。 UFZ 04罐液位計(jì)在石油、化工、儲(chǔ)油和壓力容器打開(kāi)或液位連續(xù)測(cè)量交通運(yùn)輸部門(mén)，尤其是對(duì)液化石油氣儲(chǔ)罐和槽車和其他罐車和水平指示器油輪和液化氣殘液指示。由于具有精度高、響應(yīng)速率快等特色的電容式測(cè)位儀，采用系統(tǒng)級(jí)檢測(cè)液位儀更為廣泛[9]。液體位置測(cè)量?jī)x中的靜壓投入式運(yùn)行在工業(yè)與醫(yī)用環(huán)境等，簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)是該元件的一大特點(diǎn)，校對(duì)與調(diào)節(jié)以及組裝的靈巧性為使用者營(yíng)造了便捷的使用環(huán)境。高低液位測(cè)量?jī)x在水池、水塔等現(xiàn)狀水平環(huán)境下進(jìn)行實(shí)時(shí)二十四小時(shí)的監(jiān)控測(cè)量，當(dāng)測(cè)量值高于最高液位值或低于最低液位值警報(bào)裝置就會(huì)發(fā)送信息提醒看管人員，同時(shí)可連接到所述泵控制終端，當(dāng)其測(cè)量端測(cè)得值達(dá)到報(bào)警區(qū)間值時(shí)，控制端會(huì)自動(dòng)鏈接到電機(jī)端進(jìn)行供液或排液的操作。本次設(shè)計(jì)使用的AT89S52單片機(jī)中有一個(gè)內(nèi)部串行全雙工異步輸入/輸出接口，以P3口中的零號(hào)引腳及一號(hào)引腳作為接口，使用這種接口方式，能夠達(dá)到與主機(jī)系統(tǒng)通信。經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)串行方式為RS485與RS232的通訊。值為零則兩條線間電壓差為6v~2v。（數(shù)據(jù)）。，其最大輸送長(zhǎng)度為約1219米，傳送速度正比于傳輸距離，要想以傳送距離是極大值時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，只需將傳輸率調(diào)節(jié)到100Kb/s即可，如果必要增大傳送的長(zhǎng)度，我們需要添加485中繼器。常規(guī)型號(hào)該器件狀態(tài)下，兩千五百皮法的電容負(fù)載能被該器件驅(qū)動(dòng)，通訊長(zhǎng)度會(huì)被器件電容值控制。如果電纜容值減少將會(huì)加大通訊長(zhǎng)度。 智能器件和主機(jī)器件鏈接多用RS48以太網(wǎng)、RS232等進(jìn)行通信，這決定器件的接口是否統(tǒng)一。RS485或RS232連接到網(wǎng)絡(luò)的器件，應(yīng)用器件為兩個(gè)以上組數(shù)時(shí)，則須用RS485作為網(wǎng)絡(luò)器件間的通信媒介，通過(guò)主設(shè)備的信息交換達(dá)到傳遞的目的，實(shí)現(xiàn)的主設(shè)備通常是一臺(tái)PC，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只可有一個(gè)主器件的存在[]?？乖肼暩蓴_優(yōu)良性以及長(zhǎng)距離傳送優(yōu)點(diǎn)，加之多站能力等特點(diǎn)讓RS485接口成為串口接法。MAX485接口用+5V電壓供電運(yùn)作，額定值是300pF，應(yīng)用半雙工通信技術(shù)。 此芯片和PIN結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，具體構(gòu)造由驅(qū)動(dòng)器與接收器組成。DE的邏輯值是一情況下，該裝置處在發(fā)送模式，該芯片基于在半雙工模式下運(yùn)作，使得MCU僅可以調(diào)控上述兩個(gè)管腳。當(dāng)電平小于B側(cè)，此時(shí)發(fā)送數(shù)值是0。AT89S52運(yùn)用自身的256KB存儲(chǔ)器是不能夠滿足需求的，所以我們將要拓展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。RAM存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以被刪除或根據(jù)需求進(jìn)行寫(xiě)入送出，位置和速度存取存儲(chǔ)器單元是獨(dú)立的存儲(chǔ)器。ROM是指內(nèi)存的回收（存入一次，多次讀取），違背RAM的特征。現(xiàn)今在市場(chǎng)中具有非易失性閃存技術(shù)占據(jù)主要地位的有兩大類分別為NOR與NAND。這種器件不足之處在于較慢的讀取速率，比NOR端口少得多只有八個(gè)輸入/輸出口。 NAND快閃存儲(chǔ)器加邏輯電子模塊結(jié)構(gòu)，內(nèi)部專用存儲(chǔ)控制器不存在，不良數(shù)據(jù)塊將無(wú)法修復(fù)，可靠性比NOR閃存更糟。NOR的特征在于執(zhí)行芯片（XIP中，代替執(zhí)行），以使應(yīng)用程序能夠立即運(yùn)用在閃速存儲(chǔ)器上，而無(wú)需讀取代碼，則系統(tǒng)RAM會(huì)自動(dòng)運(yùn)行。鑒于以上特點(diǎn)ROM不應(yīng)選存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而FLASH針對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)又不是相對(duì)完美，本設(shè)計(jì)采用RAM存儲(chǔ)。 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)方案由于調(diào)控芯片單片機(jī)自身能夠應(yīng)用時(shí)間功能，但是這將會(huì)給芯片本身增加運(yùn)作量，進(jìn)一