潮汐控制与水位采集系统学士学位论文

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作者签名：日期：摘要本文是为了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限报警功能，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管理记录，而PC机与单片机之间的通讯方式主要采用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。

硬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。

关键词：超声波传感器；AT89S52单片机；数据采集通信；上位机Design of Automatic Monitoring System of the WaterLevel in Hydrological StationAbstractThe paper mainly describes the method of the ultrasonic liquid level through the dam of water level sensors for automatic monitoring system, which is consist of the hardware part and software part. In this paper, uses the host who and the monolithic integrated circuit is composed by PC machine from the type many machine networking system, the monolithic integrated circuit took the lower position machine, is responsible for the dam scene various gauging stations the selection and gathering, in the achievement position machine PC machine, then is responsible for the dam water level the centralism demonstrate and manage the record, but PC machine and between the monolithic integrated circuit communication way mainly use the RS-485 main line technology.Here uses the sensor mainly is the ultrasonic sensor, the data-acquisition works in frame of multi-channel switch. Carries on analog data gathering using the ultrasonic sensor, It designs eight analog-data acquisition system .The sensor changes the non-electronic signals into electronic signals and sends them to eight TLC0838 tandem modu1us transfers after being amplified. Data-acquisition takes AT89S52 single chip microcomputer as the key controller element, when the AT89S52 receives the channel acquisition order from the controlling software, the collected signals will be sent to the single chip microcomputer through tandem interface, and will be shown alive as the showing chips HD7279A drives the LED, and sent to the PC through RS-485 the main communication wire, also it will be shown.It designs much program like data-acquisition treatment, data-display and data-communication Etc, using complied languages. As to the interference from the electromagnetism to the system, the thesis proposes three measures to resist the interference like capacitance dispose, to steady the system.Key word: Ultrasonic sensor; Single Chip Microcomputer of AT89S52; Data-acquisition and communication System; PC目录一绪论 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 潮汐能的应用及发展前景 (1)1.2.1 潮汐能的应用及意义 (1)1.2.2 潮汐能的开发利用与发电原理 (1)二总体设计案 (3)2.1 水位调节方法的确定 (3)2.2 控制过程的描述 (5)2.3 整体硬件框图 (7)三水位控制系统的硬件设计 (8)3.1上位机 (10)3.1.1 上位机简介 (1)3.1.2 数据采集系统 (1)3.1.2.1 数据采集系统的基本…………………………………………3.1.2.2 采集方式 (1)3.1.2.3 数据采集系统的硬件组成…………………………………3.2串行通讯电路设计 (13)3.2.1通信总线的选择 (1)3.2.2串行通信电路设计 (1)3.3 下位机 (10)3.3.1输出通道电路设计 (1)3.3.1.1 DAC0832 (1)3.3.1.2 138译码器 (1)3.3.2双闭环直流电机调速系统 (1)3.3.2.1 双闭环直流电机调速统 (1)3.3.2.2 双闭环直流调速系统的组成 (1)3.3.2.3 基闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性 (1)3.3.2.4 双闭环直流调速系统的数型 (1)3.3.2.5 双闭环直流调速系统两个调节器的作用 (16)3.3.3.6单片机最小统 (10)3.3.3输入通道电路设计 (1)3.3.3.1水位传感器的选择 (3)3.3.3.1.1水位传感器简介 (20)3.3.3.1.2水位采集系统 (21)3.3.3.1.3水位采集系统的组成 (25)3.3.3.1.4传感器检测电路 (25)3.3.3.2 超声波发射电路 (26)3.3.3.3 超声波接收电路 (26)3.3.4 A/D转换电路设计 (26)3.3.5 报警电路设计 (26)四水位控制系统的软件设计 (26)4.1 主程序设计 (26)4.2 PID算法的程序设计 (27)4.3 子程序的设计 (29)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录A 程序清单 (36)附录 B 电路原理图 (37)潮汐控制与水位采集系统一、绪论1.1设计背景潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能，其利用原理和水力发电相似。

潮汐能是以势能形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。

它包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种能量是永恒的、无污染的能量。

因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量成为潮汐能。

潮汐能的能量与潮量和潮差成正比。

或者说，与潮差的平方和水库的面积成正比。

和水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。

人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便，更值得指出的是，它还可以转变成电能，给人带来光明和动力。

图1 潮汐能潮汐能利用的主要方式是发电。

潮汐发电的工作原理与常规水力发电的原理类似，它是利用潮水的涨、落产生的水位差所具有的势能来发电。

差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机的结构要适合低水头、大流量的特点。

具体地说,就是在有条件的海湾或感潮河口建筑堤坝、闸门和厂房，将海湾(或河口)与外海隔开围成水库，并在闸坝内或发电站厂房内安装水轮发电机组。

海洋潮位周期性的涨落过程曲线类似于正弦波。

对水闸适当地进行启闭调节，使水库内水位的变化滞后于海面的变化，水库水位与外海潮位就会形成一定的高度差(即工作水头) ，从而驱动水轮发电机组发电。