基于AVR单片机的伺服式液位计的研制

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1、学兔兔www.xuetutu.com基于AVR单片机的伺服式液位计的研制赵利波，等基于AVR单片机的伺服式液位计的研制DevelopmentofServoLiquidometerBasedonAVRSignalChipMicrocomputer赵利波段智勇(郑州大学河南郑州450001)[摘要]为实现高精度自动化液位测量，提出了一种多功能伺服式液位计的设计方案。以Atmel公司生产的ATmega161为控制核心，结合使用霍尔传感器、压力传感器以及高精度步进电机和LCD显示。整体采取上、下位机的通信结构，通

2、过RS232—485标准转换芯片及MAX485芯片使监控终端PC，与各个AVR单片机进行实时通信，实现了Pc机对整个系统的监控。[关键词]伺服式液位计；串行通信；ATmwgal61单片机；霍尔传感器[中图分类号]TP23[文献标识码]A信，各下位机根据实际需要分布在Pc上位机控制引言中心一定距离的范围内，并使用RS485接口方式在工业生产以及很多储油设施中，常常需要测进行通信。系统总体连接示意图如图1所示。其中量容器内的液体液位及液体某一深度处的一些参数Pc机作为监控终端，通过串口传输模块与各个单值。在某

3、些特殊的场合，液位测量更是显得重要，片机进行数据收发，可实时查看和控制各下位机需要通过液位测量来确定容器里的原料、半成品或的测量。各ATmegal61单片机一方面进行液位检测产品的数量，以保证生产过程各环节物料的平衡，实现实时控制，另一方面通过串口信道和Pc机交从而维持正常安全生产，保证产品的产量、质量。换数据，将各类数据存储于Pc机，从而降低单片随着各行业的快速发展，很多领域都对液位机端的开发难度。计的使用条件、测量精度以及性价比提出了越来下位机与压力传感器、霍尔传感器、温度传越高的要求，多功能伺服式液

4、位计正是顺应这一感器以及步进电机等相连。单片机从压力传感器、要求而设计的。它是一种混合法智能化仪表，可霍尔传感器获取电压信号，经单片机进行处理和以测量液位、不同液体的分界面、单点温度、平判断，以控制步进电机做相应动作。均温度、分段密度、平均密度以及分段压力等多种参数，为全面了解液体内部信息提供了必要数据，是一套真正意义上的混合式储罐自动化仪表。多功能伺服式液位计的进一步研究是工业发展的需要，也是液位计行业自身提高的要求。本文采用上、下位机进行通信的结构，研制了基于AVR高性能单片机的多功能伺服式液位计的监

5、测系统，实现了高精度、智能化、一体化，在实际应用中，取得了良好的控制效果。1系统总体方案1．1系统构成整个系统采用上、下位机通信系统。由单台PC机和多个AVRATmegal61单片机组成，Pc机图1系统整体功能框图和ATmegal61单片机之间通过串口进行主从方式通～5一学兔兔www.xuetutu.com《仪器仪表与分析监测》2011年第1期1．2系统检测原理2系统硬件设计浮子与测量尺连接，测量尺的另一端缠绕在轮毂槽内，轮毂在防爆壳体内可以自由转动，并系统硬件设计部分包括元器件选型、单片机通过磁铁与防爆

6、壳体另一端腔体内的磁离合器进供电电源模块设计、信号处理电路模块设计、LCD行耦合，磁离合器通过轴与步进电机支撑连接。液晶显示模块设计及其他相关电路等的设计。主通过齿轮传动，电机带动磁离合器转动，磁离合要模块简述如下：器通过磁耦合带动轮毂转动，轮毂带动浮子上下1)控制核心ATmegal614l5是一款基于RISC运动。(精简指令集)的低功耗、高性能的8位单片机；具有8位的计数器和16位的定时器；工作电压范围宽2．7～5．5V，电源抗干扰能力强；大多数指令执行时间为单个时钟周期，是具有最高MIPS／MHz能力

7、的8位单片机；16K字节的可擦写1万次的系统内可编程Flash；521字节的EEPROM，可掉电保存数据；单片机本身带有8路10位的ADC，可以精确完成采样信号的模数转换；ATmegal61的内部具有RC振荡器，晶振可调，使得该单片机无需外加元件构成震荡电路即可工作；支持c语言编程，程序即可并行写入，又可串行在线下载擦写，极大地方便了编程；总之，很好的满足了设计的要求。2)所用电源共有+36V、+12V、+5V三图2伺服式液位计结构示意图⋯种。其中+36V电源由开关电源输出，用来作为步进电机驱动器及系统其

8、他电源的输入。系统的当液位计工作时，浮子作用于测量尺的重+12V电源用于步进电机的输人，它由可调三端稳力致使轮毂内的磁通量变化，而磁通量变化导压电源器LM350将+36V降压得到。控制系统的致内磁铁上的电磁传感器(霍尔元件)输出+5V电源由固定值三端稳压电源器件78M05对的电压信号发生变化。其次，整个框架以转动轴为轴心构成力矩平衡j，电机及电机支撑产生+12V电压进行降压得到，为单片机及其接口系统提供电源。其电路原理图如图3