检测系统综合课程设计..doc

前 言 在人类文明高度发达的今天，人们对信息的采集、处理、传输及综合利用越来越迫切，单片机作为现代电子技术、计算机技术的新兴领域，其应用也越来越广泛，从开始的工业控制，到现在的航天航空、消防安全、工业数据采集、石油地质勘探、铁路交通运输以及楼宇自动化等，甚至目前的许多家电中都有单片机的应用。以单片机为代表的嵌入式系统的出现标志着现代电子系统时代的到来。 随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机较深的了解前 言 1 1.方案选择 3 1.1方案1： 3 1.2方案2： 3 2.硬件电路的设计 4 2.1传感器检测部分 4 2.2电源模块设计 5 2.3A/D转换部分的设计 6 2.4单片机的选择 10 2.5 显示电路的设计 12 2.6 控制驱动电路设计 14 2.7 键盘设计 15 2.8 时钟信号设计 16 3.软件设计 16 3.1软件流程设计 16 3.2上机软件仿真 17 4.液位测控系统的误差分析 18 5.设计心得 19 6.参考文献 20 附录1 液位测控系统完整程序 21 附录2 中英文翻译 51 1.方案选择 1.1方案1： 为了完成完成本次液位检测设计的各种功能，将整个电路分为四个部分：传感器检测部分、A/D转换部分、显示部分以及控制驱动部分。器框架如下图所示： 图1.1 方案原理方框图 传感器检测部分选用的是FYC-3型浮子液位传感器。该传感器的机构合理，抗干扰能力强，分辨率高，量程大，寿命长，有掉电后信号跟踪记忆功能。能够将液位的变化通过标准的电信号输出。 A/D转换器选用的是A/D0808芯片。它是一个八位的A/D转换器，转换精度较高，从A/D0808出来的信号可以直接送给单片机处理。在本次课设中我选用的单片机是INTEL公司的8位单片机AT89C51。与8086系列相比，AT89C515具有明显的价格优势，而且能够满足精度要求。 显示部分采用的是LCD显示屏，与传统的LED相比，LCD更加节能。而且随着现代科技的发展，LCD取代LED是势在必行的。 1.2方案2： 该方案与方案1大同小异，除控制外，其它没什么区别。方案1采用的是单片机控制，而在方案2中我才用的是PLC控制。PLC采用的是循环扫描的工作方式、通过自诊断、通信处理、扫描输入、刷新输出这五个工作过程来完成一个周期。但是，利用PLC控制价格比较昂贵，需要的其他硬件较多，使得安装显得不方便，且占用空间大。 综合考滤这两种方案：他们都是可行的，都能达到所需的目的。方案1原理直观，关键是价格低廉、集成度高、处理功能强、可靠性比较高，便于操作。方案2在功能上采用的是开关逻辑控制、闭环过程控制、位置控制以及多PLC分布式控制等。它更适合在工业上应用，工程技术人员可以很容易的读懂其程序，同时在改变控制要求时，只需改变程序梯形图就能满足要求。但它存在一个致命的缺点——价格昂贵，需要的其他硬件较多，使得安装显得不方便，且占用空间大，适合用在对精度要求很高的场所。综上所述，方案1具有明显的优势，因此采用方案1为本次液位控制的最佳方案。 2.硬件电路的设计 2.1传感器检测部分 在本次课设中我选用的是FYC-3型浮子式液位传感器，选用光电式编码器，配以精密的变速结构、线轮、不锈钢钢丝绳、重锤、防浪锤和浮子等构成。该传感器安装在测量对象的上端（如水箱），当液位变化时，浮子随之上升或下降，测绳便带动线轮做旋转运动，与线轮同轴连接的编码器就输出与液位对应的模拟信号并送至后续电路继续处理，从而达到了对液位的实时显示及控制目的。 该传感器结构合理，抗干扰能力强，分辨率高，量程大，寿命长，有掉电后有信号跟 踪记忆功能。他能够长期用于液位测量并能保证性能的稳定可靠，是江河湖泊。水库、船闸、水电站、水温观测站、水厂以及石油化工等行业理想的液位传感器。 该传感器的测量轮采用加深绳沟和减少钢丝绳压力夹角的方法解决了钢丝绳容易脱落的现象；传感器外壳、测量轮、支架均采用铝合金材料，测绳采用不锈钢材料、浮子采用工程塑料制作，因而具有良好的耐腐蚀性；编码器采用光电绝对式编码器而不是脉冲型的，因而具有极强的抗干扰能力，具有断电记忆功能，只要回复供电，不需任何预置就可立即读出实时的测量值。 图2.1 传感器外形及安装尺寸示意图 2.2电源模块设计 仅就单片机系统（最小系统）而言，一般只需要5V的直流电源供电，而对实际的单片机来说，由于需要扩展一定得测控转换通道和其相应的接口电路外设，除了5V的直流电源外，还可能需要其他的如12V的直流电源。 如下图2.2所示，直流电源模块的设计有以下两种设计方法，本次设计采用（b）类电源设计方案，即通过常用的220V交流电源变压、整流、稳压、滤波及AC/DC变换