基于89C51单片机振弦式传感器水位测量系统（内附Protues仿真图）.doc

基于89C51单片机 振弦式传感器水位测量系统 专业名称： 机电一体化 年级班别： 姓 名： 学 号： 指导教师： 年 月 摘 要 2 前 言 3 一、 绪 论 4 1.1水位测量的历史及现状 4 1.2 方案论证 5 1.3 本系统的设计原理 6 1.4总体概况及展望 7 1.5设计要求 7 二、 振弦式传感器 7 2.1 工作原理 8 2.2 振弦式传感器的设计 9 2.3 结论 11 三、硬件系统设计 12 3、 硬件系统设计原理 12 四、 程序设计 13 4、程序 13 五、小结 14 六、参考文献 15 七、附录 16 7.1当处于低水位时Protues仿真图 16 7.1当处于高水位时Protues仿真图 17 摘 要 本文简要介绍了利用单片机和传感器进行水位测量的基本原理，本课题的任务就是利用振弦式压力传感器测量水位，用单片机组成智能测量装置，实现水位的智能监测，并将采集的数据汇总、处理。然后对本系统的工作原理、智能监测方法、要求实现的功能、监测系统的组成和硬件线路设计作了详细的讲解。在结合装置具体要求的基础上，确定了以8051单片机为核心，用振弦式传感器测量共振频率以计算水位的设计方案。 本文例举了智能测量装置的一个整体实现方案。包括硬件的连接以及软件的实现。在硬件的连接中具体的讲解了本设计主要采用的振弦式压力传感器的性能以及硬件的连接及各电路模块的主要功能。在软件的实现中具体的讲解了利用单片机可编程来实现水位测量的扫频和测频两部分，这包括了D/A转换，周期测量，频率计算等子程序。本文对采用传感器和单片机实现水位测量替代传统的人工方法做出了一定的探讨，并分析比较得出比较可行的实现方案。 关键词 单片机 、 水位测量 、 振弦式传感器 前 言 本课题探讨了水位测量技术的相关问题。水位测量在生产实际中是非常重要的。随着单片机和微机技术的不断发展，单片机技术已广泛应用于现代工业的各个行业。单片机具有体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点，本设计采用单片机和传感器进行水位测量，通过充分利用单片机的控制功能和内部硬件功能，大大减少了外围电路的设计，而且测试精度、可靠性、稳定性大大提高，能方便的实现对整个采集过程及控制过程的自动化处理，本文首先对振弦式压力传感器的工作原理、工作方式、硬件电路的设计和软件部分的设计等方面做了详细的分析。最后在结合系统的具体要求的基础上，确定了硬件以89C51系列的8051为核心，选用了A/D转换芯片ICL8038进行模数转。在硬件设计上主要采用的振弦式压力传感器的性能以及硬件的连接及各电路模块的主要功能。在软件设计上我们同样采用了模块化设计的方法，按系统的功能划分为不同的子程序，用汇编语言实现等功能。是根据漂浮在液面上的浮子（也称浮标）受到水的浮力作用．随水位的变化而产生位移来进行液位测量的浮球向上浮；水位下降时，浮球向下浮缺点是安装复杂电容式液位计在容器内插入电极，当液位变化时，电极内部介质改变，电极间(或电极与容器壁之间)的电容也随之变化，该电容量的变化再转换成标准化的直流电信号。其精确度为±(0.5~1.5)%。电容式液位计具有以下优点：传感器无机械可动部分，结构简单、可靠；精确度高；检测端消耗电能小，动态响应快；维护方便，寿命长。缺点是被测液体的介电常数不稳定会引起误差。超声液位计的传感器由一对发射、接收换能器组成。发射换能器面对液面发射超声波脉冲，超声波脉冲从液面上反射回来，被接收换能器接收。根据发射至接收的时间可确定传感器与液面之间的距离，即可换算成液位。其精确度为±0.5%。这种液位计无机械可动部分，可靠性高，安装简单、方便，属于非接触测量，且不受液体的粘度、密度等影响，因此多用于药池、药罐、排泥水池等的液位测量。超声液位计目前所存在的缺点有一定的盲区，且价格较贵。s，经过计算就可得到传感器的输出信号的周期，从而得到相应的频率。 1.4总体概况及展望 本系统的优点在于采用8051单片机对振弦传感器进行数据采集、分析处理、显示。具有电路结构简单，使用方便，显示可靠直观，抗干扰能力强等特点。系统软件采用51系列的汇编语言，采用模块化程序设计技术，软件使用维护方便，可靠性强。 可以相信，随着单片机和传感技术的日趋发展和成熟，在不久的将来，利用单片机技术开发出来的功能化仪器、仪表将会在各个领域得到更广泛的应用。 1.5设计要求 本系统要求能够对低水位和高水位的测量，用可调电阻调节电压值作为模拟水位的输入量，低水位是30m，高水