液位测量与监控系统设计

论文摘要

随着国家工业的发展,液体的存储和运输在各行各业中应用越来越广泛。液位测量和监控工作有助于保持正常的液位,进而保证液体存储和运输的安全。随着科学技术与生产的发展,液位自动检测领域出现了多种的测量手段,并且其功能越来越完善。近年来,单片机作为下位机与PC机作为上位机相结合的测量和控制技术不断完善和发展。基于该思想和实验室现有的三容水箱控制系统,本设计旨在设计一款智能仪表,用于对水箱液位信号的测量；同时设计其上位机界面,增强系统的可视性；实现下位机与上位机的多机通讯,用于对水箱液位信号的监控,同时存储相关数据。本设计主要包括硬件设计、软件设计和上位机软件设计三大部分。在硬件方面,本设计选用AVR单片机ATMEGA16作为下位机。在软件方面,该设计应用了定时器中断、A／D中断、USART(通用同步和异步串行接收器和发送器)数据接收和发送中断,还采用了状态转移法。在上位机方面,本设计选用了亚控公司的组态王软件设计界面。上位机与下位机通过RS485总线连接,采用组态王HEX协议进行通讯。实验表明,该设计实现了对信号的测量和显示、系统参数的调节；实现了上位机的报警显示、曲线记录和数据存储；实现了上位机与下位机间的多机通讯,能很好的对信号进行测量和监控。上位机界面可视性强,便于用户操作,达到了预期设计的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 本文主要工作
• 2 系统硬件设计
• 2.1 系统硬件总体设计
• 2.1.1 系统硬件结构
• 2.1.2 ATMEGA16芯片介绍
• 2.2 部分电路设计
• 2.2.1 电源部分设计
• 2.2.2 信号通道设计
• 2.2.3 按键设计
• 2.2.4 D/A转换电路设计
• 2.2.5 通讯设计
• 2.3 液位控制器控制面板结构
• 2.4 电路原理图和PCB的实现
• 2.4.1 电路原理图的绘制
• 2.4.2 PCB图的绘制
• 3 下位机程序设计
• 3.1 程序调试环境
• 3.2 下位机程序要求
• 3.3 下位机主程序流程图
• 3.4 部分程序设计
• 3.4.1 状态键盘设计
• 3.4.2 软件校正零/满度
• 3.4.3 片内看门狗复位
• 2PROM编程'>3.4.4 片内E²PROM编程
• 3.4.5 定时器中断与A/D采样中断
• 4 上位机界面设计
• 4.1 组态王介绍
• 4.2 上位机界面设计
• 4.2.1 建立新工程
• 4.2.2 定义数据词典
• 4.2.3 水箱控制结构画面
• 4.2.4 系统流程画面
• 4.2.5 曲线记录画面
• 4.2.6 报警画面
• 4.2.7 定义设备
• 4.2.8 定义SQL访问管理器
• 4.2.9 打印设置
• 5 上位机与下位机通讯设计
• 5.1 通讯协议介绍
• 5.2 ATMEGA16 USART介绍
• 5.3 通讯参数
• 5.4 数据传输格式
• 5.5 通讯时序
• 5.6 通讯协议说明
• 5.7 单片机通讯程序设计
• 5.7.1 通讯主程序流程图
• 5.7.2 数据定义
• 5.7.3 串口中断
• 5.7.4 接收数据的CRC校验
• 5.7.5 协议处理程序
• 5.7.6 初始化程序
• 6 系统实验结果
• 6.1 实验步骤
• 6.2 实验结果描述与分析
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢