毕业设计（论文）-基于485总线的超声波的液位测量与控制系统.doc

文档介绍：精品设计
基于485总线的超声波的液位测量与控制系统
一、设计任务和性能指标
设计任务
1、从机能够在现场对油罐或水罐的液位高度和现场的温度进行采集,能够基于液位的情况对油泵或水泵进行控制,能够把现场采集到的信息和设备的状态信息传送给上位机(485总线)。
2、对上位机,要求能够动态显示不同485节点的液位、温度及泵的工作状态。能够方便的通过人机界面对通讯参数进行设置。
3、基于上述要求,用protel完成硬件系统设计(主要是485节点的硬件部分,要考虑电磁兼容和抗干扰设计等内容)。
4、软件系统设计,要求学院能够熟练应用VB(或VC)、汇编、C语言等工具编写应用程序(从机数据采集、通讯、上位机人机界面设计、通讯程序)。

液位显示:用三位LED数码管进行显示(单位是CM);在上位机上动态显示。
环境温度:用四位数码管进行显示温度,单位是mm。
测距范围:20mm到 4000mm之间。
键盘功能定义:,锁定led,使显示的数字固定,便于计数。 cancel键按下之后,取消led锁定。,屏幕显示当前温度,按下cancel键后,恢复显示位移单片机接口:
5. ,
,接回响信号ECHO,
-485的控制信号,
,
,
。
6. 通信标准:转换部件把上位机的RS—232转换成RS—485,然后单片机接收到485电平之后,通过MAX485把485电平转换成TTL电平,从而实现了上位机和单片机的通信
二、设计方案
按照系统设计的功能的要求,初步确定设计系统由单片机主控模块、电源模块、显示模块、键扫描模块、超声波发射模块,超声波接收模块,温度补偿模块共七个模块组成。
主控芯片使用51系列STC89C52单片机,该单片机工作性能稳定,同时也是在单片机课程设计中经常使用到的控制芯片。本设计在接受模块采用了由索尼公司生产的CX2016A红外接收芯片来实现超声波的接收。本大作业用的是HC-SR04超声波传感器,可提供20mm—4000mm的非接触式距离感测功能,测距精度可达3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。工作电压为DC 5v,测量角度为15度,输入触发信号为10us的TTL脉冲,输出TTL电平信号,与射程成比例。实验证明其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。同时通过改变部分参数来改变接受电路的灵敏度和抗干扰能力,所以我们采用该芯片作为接收模块主要组成部分。
HC-SR04超声波模块测距采用IO口TRIG触发测距,给至少10us的高电平信号,模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信号返回。有信号返回,则通过IO口ECHO输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速)/2;系统设计框图如图2-1
超声波接收模块
超声波发射模块
单片机控制系统
(STC89C52)
显示模块
键盘模块
温度补偿模块
(DS18B20)
图2-1系统设计框图
三、系统硬件设计
硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、温度补偿电路,超声波发射电路和超声波检测接收电路四部分。单片机采用STC89S52或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振,以获得较稳定时钟频率,减小测量误差。,利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管,段码用74LS273驱动。
单片机最小系统
5l系列单片机中典型芯片(STC89S52)采用40引脚双列直插封装(DIP)形式,内部由CPU, ROM、 RAM、定时/计数器TO和T1,4个8 位的全双工IO端 P0,P1,P2,P3,一个全双功串行通信口等组成。特别是该系列单片机片内的Flash可编程、可擦除只读存储器(E~PROM),使其在实际中有着十分广泛的用途,在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更为有用。该系列单片机
所组成的最小系统如图3-1所示。
图3-1单片机最小系统原理图
超声波发射电路
超声波发射电路原理图如图2-2所示。.
HC-SR04超声波模块测距采用IO口TRIG触发测距,给至少10us的高电平信号,模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信号返回。有信号返回,则通过IO口ECHO输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速)/2。