水位自动监测系统设计

水位站的水位监测系统设计本文实现对大坝水位进行多点水位采集，然后通过远距离传输，并且有数据显示和越线报警功能，单片机作为下位机，负责大坝现场各水位点的选通和采集，作为上位机的ＰＣ机，则负责大坝水位的集中显示和记录管理，而ＰＣ机与单片机之间的通讯方式主要采用了ＲＳ－４８５总线技术。本文阐述了通过超声波液位传感器等对大坝水位进行自动监测系统，主要由硬件部分和软件部分组成。软件部分主要是传感器主要是超声波传感器，数据采集部分采用多路开关方式进行，利用超声波传感器进行模拟数据采集，为了满足生产中多通道的要求，设计了８个模拟数据采集通道。传感器将非电量信号变为电信号，经放大器放大后送入8位串行模数转换器ＴＬＣ０８３８，数据处理部分采用ＡＴ８９Ｓ５２单片机为核心控制及器件，当ＡＴ８９Ｓ５２单片机接到控制软件发出的通道采集指令，采集的信号通过串行接口送入单片机，由显示芯片ＨＤ７２７９八驱动ＬＥＤ数码管进行现场显示，再通过RS—485通信总线上传至上位机，由上位机进行显示。软件部分主要采用汇编语言编程进行了数据采集处理、数据显示、报警等程序的设计。针对电磁干扰对系统的干扰，本文提出了去藕电容的配置等三点抗干扰措施，以增加系统的稳定性。1DesignOfAutomaticMonitoringSystemoftheWaterLevelInHydrologicalStationAbstractThepapermainlydescribesthemethodoftheultrasonicliquidlevelthroughthedamofwaterlevelsensorsforautomaticmonitoringsystem,whichisconsistofthehardwarepartandsoftwarepart.Inthispaper,usesthehostwhoandthemonolithicintegratedcircuitiscomposedbyPCmachinefromthetypemanymachinenetworkingsystem,themonolithicintegratedcircuittookthelowerpositionmachine,isresponsibleforthedamscenevariousgaugingstationstheselectionandgathering,intheachievementpositionmachinePCmachine,thenisresponsibleforthedamwaterlevelthecentralismdemonstrateandmanagetherecord,butPCmachineandbetweenthemonolithicintegratedcircuitcommunicationwaymainlyusetheRS-485mainlinetechnology.Hereusesthesensormainlyistheultrasonicsensor,thedata-acquisitionworksinframeofmulti-channelswitch.Carriesonanalogdatagatheringusingtheultrasonicsensor,itdesignseightanalog-dataacquisitionsystem.Thesensorchangesthenon-electronicsignalsintoelectronicsignalsandsendsthemtoeightTLC0838tandemmodulustransfersafterbeingamplified.Data-acquisitiontakesAT89S52singlechipmicrocomputerasthekeycontrollerelement,whentheAT89S52receivesthechannelacquisitionorderfromthecontrollingsoftware,thecollectedsignalswillbesenttothesinglechipmicrocomputerthroughtandeminterface,andwillbeshownaliveastheshowingchipsHD7279AdrivestheLED,andsenttothePCthroughRS-485themaincommunicationwire,alsoitwillbeshown.Itdesignsmuchprogramlikedata-displayanddata-communicationEtc,usingcompliedlanguages.Astotheinterferencefromtheelectromagnetismtothesystem,thethesisproposesthreemeasurestoresisttheinterferencelikecapacitance,tosteadythesystem.Keyword:Ultrasonicsensor;SingleChipMicrocomputerofAT89S52;Data-acquisitionandcommunicationSystem;PC2目录第一章绪论........................................11.1国内外的发展概况.....................................11.2目的和意义...........................................11.3主要内容..............................................2第二章数据采集的硬件设计......................32.1单片机数据采集系统............................32.1.1基本组成.....................................32.1.2采集方式....................................32.1.3硬件组成........................................4第三章硬件电路设计.....................53.1水位传感器的选择..................................53.1.1浮子式水位传感器...............................53.1.2压力式水位传感器...............................53.1.3气泡式水位传感器................................63.1.4超声波水位传感器................................63.2传感器检测电路....................................83.2.1超声波发射电路..................................93.2.2超声波接收电路.................................103.3A/D转换电路设计..................................103.3.1A/D转换器工作过程..............................103.3.2A/D转换单元电路设计............................113.4单片机最小系统...................................133.5LED显示电路.....................................143.6报警电路.........................................163.7串行通信电路设计.................................163.7.1RS—485通信总线.................................1713.7.2串行通信电路设计...............................183.8电源电路设计...........................19第四章软件设计........................204.1数据处理程序设计.................................204.2数据采集处理.....................................214.3数据显示.........................................224.4报警程序设计.....................................224.5数据通信.........................................23第五章系统的抗干扰及可靠性设计.........245.1电磁干扰对系统的干扰.............................245.2系统抗干扰设计..................................24第六章总结......................................26谢词.....................................27参考文献........................................27附录A外文翻译—原文部分：......................41附录B外文翻译—译文部分........................41附录C总体接线图................................42附录D主要源程序1.A\D转换子程序2.动态扫描显示子程序3.控制报警电路连续鸣音30ms的控制子程序的清单第一章绪论1,1目的和意义水情水位测量一直是水文、水利部门的重要课题。为及时发现事故苗头，防患于未来，经济实用、可靠的水位无线监测系统将会发挥巨大的作用水位是水库大坝安全、水利排灌调度、蓄水、泻洪的重要参数之一。水位的自动化监测、传输和处理为水库现代化建设提供了良好的基础资料。在工农业生产的许多领域都需要对水位进行监控，可能现场无法靠近或现场无需人力来监控。我们就可以通过远程监控，坐在仪器前就能对现场进行监控，既方便又节省人力。为了保证水利发电站的安全生产，提高发电效率，水电站生产过程需要对水库水位、拦污栅压差和尾水位进行监测。但是，由于不同电站有着不同的实际情况，因为此就有着不同的技术要求，而且水位参数的测量方法和测量位置不同，对监测设备的要求亦有所不同。这样往往造成监测系统设备专用化程度高，品种多，互换性差，不利于设备维护，亦增加了设备设计、生产、安装的复杂性。因此，在综合研究水电站水位监测的实际情况以及特点的基础上，利用现代电子技术，特别是单片机技术和不挥发存储器技术，设计开发一种通用性好，可靠性高，维护方便，可适用于多种监测环境的多模式水位自动监测系统具有重要的实际意义。1.2国内外的发展概况传感器是实现测量及控制的首要环节,一般传感器有模拟式和数字式两类,模拟式传感器,在和计算机及数字化仪器相连的时候必须采用A/D转换器把模拟量转换为数字量，且易受电磁干扰，不利于远距离传输。数字式传感器直接将待测量转换为数字量输出，其输出信号抗干扰能力强，功耗小，可与数字设备直接连接。数字式传感器的这些特点，特别适合应用于水情遥控系统中，但限于成本控制本设计依然采用模拟传感器。水位监测系统在我国的应用已相当普及。大型国家水坝常采用由PC机和单片机组成的主从式的多机联网系统，单片机作为下位机，负责大坝现场各水位点的选通和采集，作