基于485总线的超声波的液位测量与控制系统毕业论文

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1、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1.1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

2、界面设计、通讯程序）。1.2性能指标液位显示：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：1.当enter键按下之后，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。2.按下up键，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．P3.3为触发信号的输出TRIG，P3.2外部方式0,接回响信号ECHO,P3.4为RS-485的控制信号，P0.6接18b20的端口，P0.4为设备1的接口，P0.5为设备2的接口。6．通

3、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—40

4、00mm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DC5v，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

5、=（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。单片机用P3.3端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，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。3.1单片

6、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3.2超声波发射电路超声波发射电路原理图如图2-2所示。单片机P1.0端口输出的40kHz的方波信号.HC-SR04超声波模块测距采用I

7、O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。P1.0连接TRIG引脚，发送驱动信号，INT0连接ECHO引脚接收回响信号。VCC接+5V引脚，GND接地。图3-2超声波发射电路原理图3.3超声波检测超声波通过ECHO接收超声波发生器产生的超声波的回响信号，然后接收引