基于C8051F单片机的压力变送器的研制

论文摘要

液位仪是企业生产自动化的重要仪器,主要用于对多种容器液位的检测和控制。随着电子技术的发展及相关企业出于对生产自动化和节能减排的需要,对液位仪的需求猛增,同时对液位仪的智能化程度要求逐渐提高,如要求产品的多功能、高精度、智能型、低功耗、总线通信等。利用微波来检测液位,是近年来发展迅速的一项液位测量技术,称为雷达液位仪。由于不受高压、高温、高湿、高挥发等恶劣测量环境条件的限制,产品的精度较高,可达1%,适应性好,广泛适用于各种实际工业操作环境。但是传统的液位仪并没有液体压力测量的功能,而很大一部分用户在应用中有对测量介质压力有实际需求,尤其是对一些高压储油罐等。本课题来源于多功能雷达液位仪的一个子项目,主要对实现低成本、低功耗的液体压力测量进行研究,将从压力传感器采集的模拟电压信号变为数字信号,通过段码液晶显示出来,同时通过MODBUS协议传送到通信总线。本论文重点阐述研制一个实用的压力变送器的硬件部分和固件部分的方法和过程。本论文主要分为以下五个部分。第一部分是绪论,介绍了压力变送器的历史、现状及分类,简要说明了本系统的研制意义和过程;第二部分介绍了MODBUS协议;第三部分是系统实现原理和硬件部分设计,分别介绍了单片机C8051F系列的应用、压力传感器的分类和特点、电源部分电路的设计、信号调理电路的设计、段码液晶显示驱动电路设计、RS-485通信电路的设计;第四部分是系统固件部分,主要包括主程序、模拟量采集子程序、按键扫描子程序、定时子程序、液晶驱动子程序和MODBUS协议子程序;第五部分是总结和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 压力变送器相关介绍
• 1.1.1 国内外压力变送器的发展和现状
• 1.1.2 压力传感器分类和特点
• 1.1.3 压力传感器的选型
• 1.2 本课题的研制要求
• 第二章 MODBUS 协议
• 2.1 MODBUS 协议介绍
• 2.1.1 报文格式
• 2.1.2 报文传送
• 2.1.3 错误检测方法
• 2.2 本章小结
• 第三章 压力变送器硬件设计
• 3.1 系统总体设计和功能框图
• 3.1.1 系统设计要求
• 3.1.2 系统功能框图
• 3.2 系统主控模块
• 3.2.1 C8051F410 简介
• 3.2.2 MCU 连接电路
• 3.3 系统功能模块
• 3.3.1 电源电路
• 3.3.2 信号调理电路
• 3.3.3 显示输出电路
• 3.3.4 RS-485 通信电路
• 3.3.5 恒流源电路
• 3.4 调试电路
• 3.5 本章小结
• 第四章 压力变送器固件设计
• 4.1 固件的总体设计
• 4.1.1 总体设计要求
• 4.1.2 总体设计流程图
• 4.2 ADC 模数转换子程序
• 4.3 显示驱动子程序
• 4.3.1 HT1621B 命令介绍
• 4.3.2 驱动程序详解
• 4.3.3 显示问题及解决办法
• 4.4 按键处理子程序
• 4.5 MODBUS 通信子程序
• 4.5.1 UART0 工作原理
• 4.5.2 MODBUS 通信规约说明
• 4.5.3 MODBUS 通信子程序说明
• 4.5.4 MODBUS 通信调试
• 4.6 时序处理子程序
• 4.7 本章小结
• 第五章 系统可靠性分析
• 5.1 质量保证措施
• 第六章 总结及展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录A：压力变送器电路板布局图
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢