水位控制报警器的研究与设计毕业论文

水位控制报警器的研究与设计毕业论文

目录

摘要 (1)

关键词 (1)

水位控制报警器的研究与设计

亳州职业技术学院黎聪

【摘要】随着计算机技术和现代通信技术的迅速发展，水位报警计已经从普通型发展到智能化，而且水位报警计的功能日益趋向于完善，然而水位制报警器的许多相关理论与技术仍在不断发展。本次设计的就是针对锅炉水位控制报警器研究的一个课题。

【关键词】单片机设计; 传感器与变送器; 51系列单片机及C51程序设计; 检测技术

1 引言

1.1 选题的目的意义

因锅炉里的水在高温时汽化供暖，水和汽的损耗较大，要不断地补充水，使锅炉里的水位保持一定的高度，水位过低，锅炉就有爆炸的危险。为了随时了解锅炉的水位，在锅炉上都装有水位计，水位计和锅炉构成一个连通器。常用的有玻璃液位计、压强液位计、浮标液位计、电容液位计及电阻液位计等。在高温和高压下，也可采用同位素液位计。

水位计产品多种多样，其中以玻璃管液位计和玻璃板液位计使用的最多，玻璃管液位计又因材质的不同分为普通玻璃管液位计和石英玻璃管液位计，二者是有区别的。

本人之选题《水位控制报警器的研究与设计》，具有如下目的意义：①通过查阅资料可以了解当前行业前沿的水位报警计技术及产品发展状况。②培养自己将所学的知识与现实相联系的能力。③水位报警计，它的作用是观测和控制容器的介质多少量，通过液面的高度来掌握体积的多少，从而达到防止超装和掌握存液数量的目的。④对水位报警计研究，有利于满足人们日益增长的物质需求，通过将科学技术应用到水位控制上从而使得人们真正体会到科技的发展给自己的现实生活所带来的方便和舒适。

1.2 应解决的主要问题

本设计主要解决传感器的选择、硬件电路的设计和软件程序的设计。其所能达到的技术指标为①可以对水罐水位信息进行采集。②通过单片机控制，使水罐水位维持在正常的围。③具有键盘显示功能。④具有报警功能当水位超过上限或下限时，能及时报警。⑤对水位进行控制的功能。⑥对整个电路有一个专门提供电源的基准电压回路。⑦对电源进行监控的电源监控器件。

1.3 国外发展现状

2009-2010年中国容器液位报警计产业专题调查分析报告中指出《中国容器液位报警计市场分析报告》立足于容器液位报警计市场发展现状分析，通过对容器液位报警计行业环境、容器液位报警计产业链、容器液位报警计市场供需、容器液位报警计价格、容器液位报警计生产企业的详尽分析，以使企业和投资者达到对容器液位报警计产品市场发展现状的全面、深入掌握；同时为使企业和投资者把握容器液位报警计未来的市场发展趋势，单位还对容器液位报警计行业未来发展趋势和市场前景进行科学、严谨的分析与预测；另外在投资分析部分，针对企业投资决策依据进行了重点分析，并综合给出投资建议。

目前国外液位计的种类很多，有雷达液位计、磁性浮子液位计、石英管液位计、智能雷达液位计、彩色石英管液位计和超声波液位计等等。而生产液位计的公司有美国罗斯蒙特ROSEMOUNT、德国E+H、日本横河YOKOGAWA、德国西门子SIEMENS、瑞士ABB、德国VEGA 。这些只是常用而较热门的品牌。

2 总体设计方案的确定

数据采集系统主要是指这样的系统，它具有将模拟量（例如温度、压力、位移、语音、图像等）变为数字量，然后经计算机进行适当的处理后，再配以显示、记录等功能。典型的数据采集系统框图如图2.1所示，图中各单元的功能如下：

2.1 典型的数据采集系统框图

被测物理量：主要是指非电的物理量，例如工业控制中的温度、压力、流量、水位等。

传感器：将输入的物理量转换成相应的电信号输出，实现非电量到电量的变换。传感器的精度直接影响到整个系统的性能，所以是系统中一个重要的部件。

放大，整形，滤波：传感器的输出信号一般不适合直接去转换数字量，

通常要进行放大，特性补偿，滤波等环节的预处理来完成。

A/D转换器：实现将模拟量转换成数字量，常用的是并行比较型、逐次逼近式、积分式等。

单片机：目前的数据采集系统功能和性能日趋完善，因此主控部分一般都采用单片机。

显示设备：常用的显示器有发光二极管、7段数码管等。

控制设备：一般有按键控制，具有设定，确定等功能。

报警设备：当所测的信号超出了设定值，应该通知工作人员进行处理的设备，一般有声光报警等。

综上所述，设计数据采集系统时在硬件方面的工作主要是根据系统要求，合理选好个单元器件及互相连接，以及完成输入、输出的设计。而数据采集系统的软件设计是根据系统要实现的功能，经接口对各个部分进行控制；对模拟多路输入通道的选择以保证选择正确的通道；在正确的时刻取样和保持以使ADC能正确完成转换；对输入的数字信息进行运算处理以及显示、记录和传输，对信息格式可能还要做变换工作，这些基本上都是通过编程来实现。

基于上述的考虑本设计的整体思路如下:以MCS-51系列单片机为核心开始设计，选用合适的液位传感器对水罐中的液位参数进行报警把检测到的模拟信号转换成电信号。本次设计采用的是变送器，它可以直接把液位信号转化成标准的电信号，而不需要放大、整形、滤波等。对该电信号通过模数转换把模拟信号转换成数字信号。模数转换器A/D与单片机相连，由I/O端口输入到单片机，由单片机对其进行监测和控制。在控制电路的控制下，最后经过输出端口单片机与显示电路相连通过所编的程序完成显示功能。

设计方法从整体上把它分成两块：

第一块为硬件电路的设计，对传感器的选型，A/D转换器，接口芯片的选型。为显示的驱动电路、数码管的选型。

第二块为软件的设计，采用汇编语言编程，这里面包含定时对检测电路数据采集，输出信号驱动数码管显示等。

3 硬件设计

硬件设计大体可以分为5步：①用传感器将非电量信号转换成电量信号，而在设计中选用什么类型的传感器，从经济性，可靠性和准确性的方面考虑。②用模/数转换器将模拟信号转换成数字信号，然后传送到单片机里。③是控制电路的设计，即键盘、按钮等对水位报警系统的控制。④显示、监控电路的设计。⑤对电压基准电路和电源监控电路的设计。

硬件系统的设计框图如图3.1所示。

3.1 硬件系统的设计框图

3.1 传感器的选择

3.1.1 传感器的概述

传感器是一种能将与待报警的能量形式，转化成另一种可供处理查询的能量形式的装置。信号处理电路用于处理信息，而输出器件是一种利用已处理过的信号的装置、显示或动作。