水箱水位遙測(cè)裝置

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 水箱水位遙測(cè)裝置的設(shè)計(jì)方案 學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí)： 2011級(jí) 1班 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 電子郵件： 時(shí) 間： 2014年11月4日 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師： 華 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)理 學(xué) 院 應(yīng) 用 物 理 系課 程 設(shè) 計(jì)（報(bào)告）任 務(wù) 書(shū)學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 職稱(chēng) 副教授 學(xué)生學(xué)號(hào) 專(zhuān)業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 題目 水箱水位遙測(cè)裝置的設(shè)計(jì)方案 任務(wù)與要求1 利用水位探針和超聲波測(cè)距檢測(cè)水位。2 檢測(cè)水位信號(hào)并通過(guò)紅外信號(hào)發(fā)送并顯示。3 掌握一些應(yīng)用電子和光電等知識(shí)，懂得水位探針、超聲波測(cè)距和紅外傳輸?shù)墓ぷ髟怼? 掌握單

2、片機(jī)的中斷系統(tǒng)及紅外編碼解碼的編寫(xiě)方法及程序調(diào)試的方法。5 掌握硬件設(shè)計(jì)及焊接工藝。開(kāi)始日期 2014年10月18日 完成日期 2014年11月 09日水箱水位遙測(cè)裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案一、概述與應(yīng)用背景本課程設(shè)計(jì)是利用水位探針、超聲波測(cè)距和紅外傳輸功能實(shí)現(xiàn)水箱水位遙測(cè)的功能。水位探針采用陰陽(yáng)極導(dǎo)通產(chǎn)生觸發(fā)性的水位信號(hào)；超聲波測(cè)距用于實(shí)時(shí)檢測(cè)水位的高低；紅外傳輸可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的信號(hào)顯示。二、工作進(jìn)度、組內(nèi)分工與合作情況10-18至10-23：完成設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)器材購(gòu)買(mǎi)；10-24至11-05：完成電路設(shè)計(jì)與仿真、實(shí)驗(yàn)裝置制作；11-05至11-09：完成實(shí)驗(yàn)裝置的調(diào)試并完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告和實(shí)物展示準(zhǔn)

3、備。三、使用主要電子元件及個(gè)數(shù)STC89C52單片機(jī)2個(gè)、紅綠黃LED各2只、萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)板2塊、水位探針、3位共陰數(shù)碼管1個(gè)、超聲波測(cè)距模塊1個(gè)、蜂鳴器1只、紅外發(fā)射二極管1只、紅外接收器1個(gè)、5V電源、電容、電阻、導(dǎo)線(xiàn)插座若干。四、電路圖以及仿真測(cè)試1、電路總設(shè)計(jì)圖2、發(fā)射端：水位探針模塊、超聲波測(cè)距模塊、紅外發(fā)射模塊3、接收端：紅外接收模塊、顯示報(bào)警模塊4、仿真測(cè)試本實(shí)驗(yàn)采用proteus模擬仿真電路是否工作正常，然后利用單片機(jī)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行實(shí)物仿真。開(kāi)發(fā)板實(shí)物仿真各個(gè)模塊顯示正常。低水位和高水位探針導(dǎo)通是D1、D3分別亮起，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，否則D2亮。超聲波測(cè)量水位數(shù)據(jù)通過(guò)紅外編碼解碼后在數(shù)碼

4、管上正常顯示，單位為CM。五、程序流程圖1、檢測(cè)水位發(fā)射端程序流程圖：version_final_transmit 2、接收端顯示程序流程圖：version_final_receive 六、作品演示1、演示效果圖6.1 水箱水位遙測(cè)裝置 6.2 水箱以及檢測(cè)發(fā)射端 6.3 接收顯示報(bào)警端 6.4接收端背面 6.5發(fā)射端背面6.6 低水位工作狀態(tài)圖6.7 正常水位工作狀態(tài)圖6.8 高水位工作狀態(tài)圖2、電路使用說(shuō)明打開(kāi)電源，將接收端放置與發(fā)射端垂直面，距離在10-100cm內(nèi)能夠正常工作。向水箱中放入浮塊后即可加水進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)水位低于低水位探針，紅燈亮，蜂鳴器報(bào)警，表明此時(shí)水位過(guò)低；當(dāng)水位高于低水

5、位探針且低于高水位探針，綠燈亮，蜂鳴器關(guān)閉，表明此時(shí)水位正常；當(dāng)水位高于高水位探針，黃燈亮，蜂鳴器報(bào)警表明此時(shí)水位過(guò)高。3、水位測(cè)量結(jié)果及誤差分析接通電源，調(diào)試發(fā)射接收板工作正常，向水箱中緩慢注水，觀(guān)測(cè)接收板數(shù)碼管的顯示，記錄如下表1。表1 測(cè)試結(jié)果記錄表顯示高度（CM）實(shí)際高度1（CM）實(shí)際高度2(CM)平均高度(CM)32.93.13444455.14.9566.25.86777.1788.18.38.299.299.11010.110.210.151111.21111.1121212.212.11312.91313141414.214.11515.115.315.2表2 線(xiàn)性分析表通過(guò)表

6、1取平均數(shù)進(jìn)行線(xiàn)性分析得表2。由于傳感器和其他器件本身并非理想線(xiàn)性，程序中對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了線(xiàn)性補(bǔ)償。誤差分析：經(jīng)校準(zhǔn)，非線(xiàn)性補(bǔ)償后，誤差已基本達(dá)到要求。七、設(shè)計(jì)方案中的不足及改進(jìn)1、此次設(shè)計(jì)方案中雖采用了水位探針和超聲波液位測(cè)量互補(bǔ)的方式，克服了一定的缺點(diǎn)但是還存在測(cè)量精度的不佳的問(wèn)題。改進(jìn)：經(jīng)費(fèi)允許的情況下，可以采用電容式的水位探針可以進(jìn)一步的改善水位的測(cè)量的精度。2、限于工藝問(wèn)題，加水與倒水需要通過(guò)人工控制。改進(jìn)：這可以通過(guò)設(shè)置繼電器控制水的進(jìn)出。3、由于浮塊在加水的時(shí)候容易出現(xiàn)搖擺，導(dǎo)致超聲波測(cè)距出現(xiàn)不穩(wěn)定的跳動(dòng)顯示。改進(jìn)：可以采用兩點(diǎn)式垂直固定浮塊以減輕浮塊的波動(dòng)。八、實(shí)驗(yàn)總結(jié)經(jīng)過(guò)為期

7、三周的光電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，我們完成了水箱水位遙測(cè)裝置的設(shè)計(jì)，圓滿(mǎn)完成了實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)要求和擴(kuò)展要求。實(shí)驗(yàn)開(kāi)展之前，我們小組先通過(guò)查詢(xún)關(guān)鍵元件的資料來(lái)確定一套可行性比較高的方案。經(jīng)過(guò)多次的討論、斟酌以及修改后開(kāi)始著手設(shè)計(jì)硬件電路和購(gòu)買(mǎi)元器件。我們先通過(guò)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行元件仿真和程序的編寫(xiě)完成最基礎(chǔ)基本電路的運(yùn)行以確認(rèn)方案可行。同時(shí)利用單片機(jī)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行實(shí)物確認(rèn)各個(gè)模塊設(shè)計(jì)的功能能夠?qū)崿F(xiàn)。接著我們對(duì)元器件進(jìn)行焊接。在焊接過(guò)程中，我們采用先焊接最小電路已經(jīng)把需要用到的引腳引出來(lái)，布線(xiàn)盡量做到不飛線(xiàn)，同時(shí)元器件放置盡量緊湊。而在編寫(xiě)程序的過(guò)程中，我們也遇到了一些問(wèn)題，例如數(shù)據(jù)碼位數(shù)弄錯(cuò)、數(shù)碼管顯示不穩(wěn)定等問(wèn)題

8、。但是經(jīng)過(guò)小組內(nèi)討論修改和其他小組交流經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程中，我們修正了我們程序中的錯(cuò)誤，使之可以完成工作。同時(shí)軟件編寫(xiě)過(guò)程中我們采用了版本更新的方式進(jìn)行編寫(xiě)，對(duì)于一個(gè)功能的改動(dòng)和新增都會(huì)保存成一個(gè)版本，方便我們?cè)谠O(shè)計(jì)中的分析找錯(cuò)和還原。在整個(gè)過(guò)程中，我們不但鞏固了紅外傳輸系統(tǒng)、超聲波測(cè)距原理和單片機(jī)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)也培養(yǎng)了小組合作精神以及個(gè)人吃苦耐勞的優(yōu)良作風(fēng)，獲益良多。九、參考文獻(xiàn)(1)江文杰、曾學(xué)文、施建華，光電技術(shù)，科學(xué)出版社，2009。(2)李朝青，單片機(jī)原理及接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2006，p112-226。附錄：程序清單version_final_transmit.c#incl

9、ude #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit out= P10;sbit RX = P00;sbit TX = P01; sbit ls = P02;sbit hs = P03;uchar S,X,C,i,a,num1,posit;uint time,timer;void delayms(uchar aa) /延時(shí)程序for(a=aa;a0;a-)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();void khz(uchar

10、 time) /是發(fā)射38KHZ的程序for(a=time;a0;a-) out=0; /低17usi=7; while(i0)i-; out=1; /高9us void Count() time = TH0 * 256 + TL0;TH0 = 0;TL0 = 0;C = (time*1.7) / 100; /C單位是CMif(ls=0)if(hs=0)X = 0xc0; /高水位11else X = 0x40; /正常水位01elseX = 0x80; /低水位10S = (C&0x3f)|X;void transmit()/用38KHz載波發(fā)送數(shù)據(jù)khz(116); delayms(125

11、);for(num1=8;num10;num1-) khz(40);if(S&0x01)delayms(93); /延時(shí)1.5mselsedelayms(65); /延時(shí)1msS=S1;khz(20);void zd3() interrupt 3 /800MS啟動(dòng)模塊TH1 = 0xf8;TL1 = 0x30;timer+;if(timer=400) timer=0;TX=1; /800MS 啟動(dòng)一次模塊_nop_();_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_()

12、; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); TX=0; void init()X = 0;TMOD=0x11; /設(shè)T0為方式1TH0=0;TL0=0; TH1=0xf8; /2MS定時(shí)TL1=0x30;ET0=1; /允許T0中斷TR1=1; /開(kāi)啟定時(shí)器EA=1; /開(kāi)啟總中斷void main() init();while(1) while(!RX); /當(dāng)RX為零時(shí)等待TR0=1; /開(kāi)啟計(jì)數(shù)while(RX); /當(dāng)RX為1計(jì)數(shù)并等待TR0=0;

13、 /關(guān)閉計(jì)數(shù)Count(); /計(jì)算transmit(); /發(fā)射version_final_receive.c#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit in=P32;sbit hsled = P12;sbit msled = P11;sbit lsled = P10;bit flag;uchar S,C,X,num,i,a,posit;unsigned char const discode =0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0

14、x7f, 0x6f;unsigned char const positon3=0xfe,0xfd,0xfb; /百位 十位 個(gè)位unsigned char disbuff3 = 0,0,0;void init()flag=1;in=1;EA=1;EX0=1;IT0=1;S = 0;void delayms(uchar aa)for(i=aa;i0;i-)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();void Display() /數(shù)碼管掃描 P0=discodedisbuffposit;P2=positonposit;if(+posit=3)p

15、osit=0;void Count() C = (S&0x3f);disbuff0 = C % 1000 / 100;disbuff1 = C % 1000 % 100 / 10;disbuff2 = C % 1000 % 10 % 10;X = (S&0xc0);if(X=0x80) /10 低水位lsled = 0;msled = 1;hsled = 1;else if(X=0x40) /01 正常水位lsled = 1;msled = 0;hsled = 1;else if(X=0xc0) /11 高水位lsled = 1;msled = 1;hsled = 0;void main()init();while(1)Display();delayms(50);void receive() interrupt 0EX0=0;for(a=5;a0;a-)delayms(35); /延時(shí)0.5ms 判斷5次 5*0.52.5msif(in)flag=0;if(flag) delayms(72); /延時(shí)1ms 判斷是