基于地铁给排水模拟系统中水位测控系统的设计.docx

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基于地铁给排水模拟系统中水位测控系统的设计

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杨朝歌

摘要：水进到缆井里，水的深度，电缆检查员是不能下井正常巡逻的，对电缆的质量巡逻有很大的障碍，导致电缆的运行的问题没有很快的发现。这不仅不能让电缆得到正确的运行，并且让电缆故障继续增大的危险，容易发生电缆头开裂的问题，而且电缆头的更换或做中间接头，导致停电时间长。

关键词：水位传感器；水位监测；检测报警；数据记录

中图分类号：TP273.5文献标识码：A文章编号：1004-7344（2018）20-0290-01

1系统设计

1.1主程序设计

主控制单元的软件设计主要包括数据采集模块、数据存储模块和执行模块。运行机制确保了程序执行的安全准确，特别是对需要定期周期的采样系统。

1.2数据采集子程序

数据采集主程序的子程序接收到启动数据收集过程命令时，就会启动。为了提高水位采样信号的准确性，本系统就会使用水位信息的程序在每10min取样连续5次，然后采样值由小到大，再取平均值为准确的信号。

1.3实时采集功能

智能温湿度采集器实时采集低功耗数字温度传感器的温度值，并显示在液晶大屏上，远程控制器采集液位及泵的运行状态和启停泵的控制，当液位超过设定值的时候，就会自动启动抽水泵，当液位低于设定值的时候，就会自动停泵，B型发送模块通过RS485接口对智能温湿度采集器进行抄表，将采集的温湿度上传到后台，同时B型发送模块通过RS232接口对远程控制器进行抄表，将采集的液位及泵的运行状态上传到后台，后台可通过组态软件进行泵的远程控制。

2系统工作原理

目前单片机控制是水位监测系统的主要技术，结合扩散硅压阻压力传感器，根据水位的不同导致产生的压力也不同，水位的变化通过水位传感器转化成电流的变化，再通过A/D转换器转换成数字量传递给单片机，并让单片机做出回应。通过水位传感器来测试水位，被测量液体的水位达到最高危险点的时候，电流的变化通过传感器的输出表现出来。模拟电流变化放大后进入A/D转换器，过滤成4～20mA模拟信号转变成1024数字量。单片机收到相应数字信号的变化时，会作出报警。

3系统主要特点

系统主要特点如下：信号采集部分采用压力式水位传感器监测水位的变化，压力式水位传感器输出4～20mA电流信号，只需要二芯电缆就可以传递信号了。控制中心单片机采用AT89S51，AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机。片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，并集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元。两个线串行E2PROM是一种非易失存储器，有占用空间小、能耗小、操作简单方便、成本效益好和准确的数据存储和许多其他非常好的特点，是单片机应用系统易失存储器的选择。AT89S52的实现是在使用I2C总线协议基础上，读写操作是在两个线制串行E2PROM上很简单的进行实现的。

电缆井水位监测系统是现在一种无人自动化的智能监控系统。使用实时时钟芯片作为记录的数据监测系统。不仅减少工作量和劳动强度，操作和维护人员也能够更准确、更及时的报警和排水处理。

4系统硬件电路设计

水位传感器多点分布可以用来防止错误信号一次。三个运放电路被信号测量通道所包含，当温漂和时漂非常小时。当模拟量通过测量放大后、過滤之后，到达A/D转换器，将4～20mA信号模拟转化的数字量为0～1024。A/D转换器、数据存储芯片高集成、低功耗、准确性高等良好的特点。针对上述系统选择和方案实现，可以通过以下的模块来规划。方案总体设计的基础框架包括电源模块、复位电路、时钟电路、数据存储电路等。

振荡电路在某个角度来说就是时钟电路，时钟电路可以向单片机提供一个正弦波信号作为标准，单片机的执行速度由此确定。单片机AT89S52的时钟频率是11.0592MHz。反向放大系统的振荡电路使用的是自动激荡振荡器。

复位的信号由复位的电路所产生，让单片机从一个固定的初始状态开始正常工作，“开始”过程是单片机所执行。重置引脚连接到一个施密特触发器上，是为了降低噪音的污染，RST脚为低水平lm是在电振荡器使用后的前提下所产生的。通过这样就完成了一个复位。

I2C的总线协议所使用的是主/从双向沟通。从设备和主要设备都是在发射装置和接收装置状态开始工作的，但是总线一定是由主设备（通常是一个微处理器）控制的，串行时钟（SCL）被主要设备所产生。总线从启动条件下生产的主要设备是在有效期间停止条件的前提上，微处理器的读和写操作的开始在串行E2PROM开始位控制下开始的，结束时是受停止位控制的。在开始条件以后，SDA上的数据的变化一定在SCL低电平开始期间所产生的，在SCL高电平这个时间段，SDA一定需要持续的稳定下去。每一位数据的