水位测量报警装置设计

1、本word文档可编辑可修改 微机原理与接口技术课程设计题目： 水位测量报警装置设计学 院： 电气 工程专 业： aaaaaaaaaaaa班 级： 09xx姓 名： wwwwww学 号： 2222222222指导教师： ttttttttt2018年 1月 10日1关注我 实时更新 最新资料 成绩评定表答辩成绩：平时成绩：（占总成绩 70%）（占总成绩 30%）2 目录第一章设计背景 _第二章硬件设计 _452.1总体设计方案 的确定 _ 52.1.1设计方法 _ 52.2硬件选择 _ 62.2.1传感器 的选择 _ 62.2.2 A/D转换器 的选择 _ 62.2.3控制芯片 的选择 _ 82.

2、2.4报警电路 的设置 _错误！未定义书签。2.2.5控制电路 的设计 _ 92.2.6显示电路 的设计 _ 10第三章软件设计 _113.1程序模块 _ 113.2程序流程图 _ 113.3 A/D8089转换子程序 _ 113.4报警子程序 _ 143.5总程序 _ 15第四章实验与调试 _第五章设计总结 _第六章附录 _1819203 第一章设计背景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。水位报警计是近年来开发 的一项新技术，它是传感器、硬件、软件等几项技术紧密结合 的产物，它 的作用是观测和控制容器内 的介质多

3、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，可用于很多地方进行 工业控制。本次设计主要针对水塔，水库等储水设备进行自动检测、自动报警等功能，其主要任务是保证储水设备 的安全、稳定、经济 的运行，减轻 工作人员 的劳动强度，由于我国水位报警操作水平落后， 工作人员过多，但是现在水位报警计为水位控制开辟了广阔 的前景。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。因储水设备里 的水位会不断变化，水位过低或过高都会出现各种情况发生。为了随时了解储水设

4、备内 的水位，在储水设备上都装有水位计，水位计和储水设备构成一个连通器。通过安装在储水设备里面 的传感器和设计好 的电路通过报警和控制来调控储水设备里面 的水位。目前国内外液位计 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等等。这些只是常用而较热门 的品牌。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

5、 的现实生活所带来 的方便和舒适。4 第二章硬件设计2.1总体设计方案 的确定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 8086CPU和 8255A接口芯片为核心开始设计，选用合适 的液

6、位传感器对储水设备中 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 8255A相连，输入到 8255A，由 8255A对其进行监测和控制。在控制电路 的控制下，最后经过输出端口与显示电路相连通过所编 的程序完成显示功能。2.1.1设计方法硬件电路 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。硬件设计大体可以分为 4步：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

7、型 的传感器，从经济性，可靠性和准确性 的方面考虑。用模/数转换器将模拟信号转换成数字信号，然后传送到 8255A里。是控制电路 的设计，即对水位报警系统 的控制。显示、监控电路 的设计。硬件设计框图，如图 1所示：5 报警电路显示电路液位变送器（传感器）8255AA/D转换器芯片水位控制电路图 12.2硬件选择2.2.1传感器 的选择首先要了解本次对于水位测量报警主要是位于水利方面 的应用，例如水库，水塔等储水设备。所以选择浮力式液位计，价格较低，简单易于操作，可用来远传和调节。适合用上述所说 的设备上面。在本次设计中，准备选用液位传感器为 JBY系列 L形普通投入式液位变送器。作为此次设计

8、所使用 的传感器。投入式静压式液位变送器是基于所测液体静压与该液体 的高度成比例 的原理，采用外国先进 的隔离型扩散硅敏感元件，利用压阻效应，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号。 JYB系列 L形普通投入式液位变送器适用于较多行业各种介质 的液位报警。精巧 的结构，简单 的调校和灵活 的安装方式为用户轻松地使用提供了方便。20mA、05V、010mA等标准信号输出方式由用户根据需要任选。用途与特点：4可广泛用于水厂，水库，水罐等场所、抗过载能力强、防浪涌电压，抗腐蚀性能优良，具有过压过流保护，反向极性保护，稳定性高，抗干扰能力强，实用性强，安装简便。2.2.2 A/

9、D转换器 的选择A/D转换器 的作用是把模拟量转化成数字量，以便于计算机进行处理。6 随着超大规模集成电路技术 的飞速发展， A/D转换器 的新设计思想和制造技术层出不穷。为满足各种不同 的检测及控制任务 的需要，大量结构不同，性能不同 的生。A/D转换芯片应运而通过在转换速度和抗干扰能力还有经济性等方面 的比较，逐次比较型A/D转换器比较适合。逐次比较型 A/D转换器 的 工作原理就是将输入 的模拟信号与不同 的参考电压做多次比较，使转换所得 的数字量在数值上主次逼近输入模拟量 的对应值。逐次比较型 A/D转换器完成一次转换所需要 的时间与其位数和时钟脉冲频率有关，位数越少，时钟频率越高，转

10、换时间就越短。这种 A/D转换器具有转换速度快、精度高 的特点。常用 的集成逐次比较型 A/D转换器有 ADC0808/0809系列（8）位、ADC0804(8位)和 AD7810（10位）等。本设计采用 A/D转换器 ADC0809。ADC0809是 CMOS单片型逐次逼近式 AD转换器，由于输出级有 8位三态输出锁存器，因而 0809 的数据输出端可以直接与单片机 的数据总线连接。ADC0809芯片有 28条引脚，采用双列直插式封装，如图 2所示：U?1232827262524232221201918171615IN3IN2IN1IN0IN4IN5456IN6IN7ADDAADDBADDC

11、ALED7STARTEOCD3789OED61011121314CLOCKVccD5D4Vref(+)GNDD1D0Vref(-)D2ADC0809图 2在本设计中使用到 74LS373。74LS373是一种带有三态门 的 8D锁存器，其引脚如图 3所示：7 U?3425D0Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D1D2D3D4D5D6D776891314171812151619111OELE74LS373图 32.2.3控制芯片 的选择本次设计才用 8255A芯片， 8255A为可编程芯片，可用程序设定或改变其 工作状态，可直接与外设相连。其引脚图如图 4示4图 48 2.2.4报警电路 的设置在

12、储水设备系统发生故障或处于某种紧急状态时，系统能发出提醒人们警觉 的报警信号或者提示信号，常见 的报警信号为声音报警。具体电路设置如图 5所示：图 59 2.2.5控制电路 的设计控制电路在这里起到非常重要 的作用，在水位报警中报警到水罐中水位 的高度，当水位高于警戒水位时，电动机停转，水泵停止对水罐供水；当水位低于警戒水位时，电动机起转，水泵开始对水罐供水。具体电路设置如图 6所示：图 62.2.6显示电路 的设计系统中经常用到 LED数码管作为显示输出设备。 LED数码管显示器虽然显示信息简单，但它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长、接口方便等特点，基本上能满足单片机应用系统 的需要

13、，所以在单片机应用系统中经常用到。在设计中，所设计 的液位报警计，显示电路是对液位和报警等 的显示，它所需 的精度要求不是很高，而且从价格上综合考虑，应选用 LED数码管和 LED灯作为输出设备。10 第三章软件设计3.1程序模块软件 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。水位系统采用模块化程序结构，可以分成以下程序模块：系统初始化程序主程序 MAIN显示子程序 DISPLAY3.2程序流程图如图 7所示：开始程序初始化Y水位过高吗报警灯亮N蜂鸣器响水位控制显示正常水位灯图 73.3 A/D8089转换子程序把传感器测得 的数据输入进入 AD转换

14、器，把模拟信号转换为数字信号;- A/DCODE SEGMENT转换-11 ASSUME CS:CODE,DS:CODE,ES:CODEORG 3390HAD: JMP STARTZXK EQU 0FFDCHZWK EQU 0FFDDHLED DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90HDB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,0DEH,0F3HBUF DB ?,?,?,?,?,?ADPORT EQU 0FFE0HSTART: MOV BUF,00HMOV BUF+1,08HMOV BUF+2,00HMOV B

15、UF+3,09HMOV BUF+4,00HMOV BUF+5,00HP5: MOV AL,00HMOV DX,ADPORTOUT DX,AL;DISPLAY 0809 00;DISPLAY 0809 00;IN0CALL DISMOV DX,ADPORTIN AL,DXmov dx,0ffe4h;new add - 138 Y1not al;new add;new add;new addout dx,alnot alCALL ADSJMP P5ADS: MOV AH,ALAND AL,0FHMOV BUF+5,ALAND AH,0F0H12 MOV CL,4SHR AH,CLMOV BUF+4

16、,AHRET;-DIS: MOV CL,20HMOV BX,OFFSET BUFDIS1: MOV AL,BXPUSH BXMOV BX,OFFSET LEDXLATPOP BXMOV DX,ZXKOUT DX,ALMOV AL,CLMOV DX,ZWKOUT DX,ALPUSH CXMOV CX,0100HDELAY: LOOP $POP CXCMP CL,01HJZ EXITINC BXSHR CL,1JMP DIS1EXIT: MOV AL,00HMOV DX,ZWKOUT DX,ALRET-13 CODE ENDSEND AD3.4报警子程序当水位过低或者过高 的时候进行报警，应对水位

17、进行控制，使得其水位一直处于一个正常 的水平。;-报警子程序 -code segmentassume cs:code,ds:codeorg 3490hstart: mov dx,0ffdbhmov al,88hout dx,almov al,00hmov dx,0ffdahout dx,alwaite: in al,dxtest al,80hjz l2mov al,01hout dx,al;输出 pc0=1l1:mov cx,0ffffhloop l1l2: in al,dxtest al,40hjz waitemov al,02hout dx,aljmp waitecode ends14 e

18、nd start3.5总程序实现水位测量，当过高或者过低 的时候进行报警。code segmentassume cs:code,ds:codeorg 3390hstart: mov dx,0ffdbhmov al,80hout dx,alads: mov dx,ADPORTmov al,00hout dx,almov cx,20loop $in al,dxmov ah,alpush axand al,0fhlea bx,TABLExlatmov dx,ZXKout dx,almov dx,ZWKmov al,01hout dx,almov cx,0100hloop $mov cl,04hshr

19、 ah,cl15 mov al,ahxlatmov dx,ZXKout dx,almov dx,ZWKmov al,02hout dx,alpop axcmp al,0ffhjae alertcmp al,00hjbe alertmov dx,0ffd8hmov al,0fdhout dx,alback: jmp adsalert: mov dx,0ffd8hmov al,0fehout dx,alcall delaymov al,0ffhout dx,alcall delaymov dx,0ffdbhmov al,00hout dx,almov cx,0ffffhloop $inc alou

20、t dx,almov cx,0ffffh16 loop $jmp backdelay procmov cx,0ffffhloop $retdelay endpTABLE DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90HDB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,0DEH,0F3HZXK EQU 0FFDCHZWK EQU 0FFDDHADPORT EQU 0FFE0Hcode endsend start17 第四章实验与调试现有微机原理实验仪器箱及电脑一台，用其中 的 AD模数转换单元用作传感器 的转换，其中 的数码

21、显示管来显示现在 的水位，用其中 的音频驱动单元来代替报警器，用其中 的LED灯来代表正常水位 的及非正常水位。通过试验箱中 的8086与 8255a连接起来进行实验。实验电路图如图 7所示：图 7实验原理：在试验箱上按上图电路连接后，在计算机上用微机转 AD转换器 的旋钮，从左往右，当数码显示管上 的数字过小（8086系统模拟运行后，旋00）或过大（ FF） 的时候 LED亮红灯并启动音频单元，当数字在中间时， LED等亮绿灯，表示正常。18 第五章设计总结及心得体会整个设计报告共分为五章，其中第一章主要讲述了本设计 的主要方案和国内外发展状况；第二章讲述了水位报警计 的硬件设计，第三章主要

22、讲述了水位报警计 的所有软件设计与编程。水位报警计 的设计首先应该从选用传感器 的类型入手，可以说，水位传感器 的选材是整个设计中比较重要 的，在查阅资料时，可以知道水位报警计 的传感器有很多种，到底选用哪一种最适合对本设计报警水位，这就需要认真 的分析，从水位传感器类别 的选择到传感器类型 的选择，都要仔细。最终在本设计中选择了计所使用 的液位传感器。JBY系列 L形普通投入式液位变送器作为本设通过查阅资料了解当前行业前沿 的水位报警技术及产品发展状况。培养自己将所学 的知识与现实相联系 的能力。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

23、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。其次在硬件设计方面也需要下大 工夫，从 A/D转换器到报警电路 的选型都要慎重，使其性价比达到最佳水平。最后就是软件方面 的设计，对于编程是非常复杂 的，对于结构化程序设计 的方法有顺序结构程序、分支结构程序和循环结构程序等。本设计采用模块化设计，然后进行调用子程序，使其运行方式一目了然，应用到了分支结构程序，使编程井井有条。在编程 的时候还有一点就是要先画出程序流程图，这样在编程 的时候就会事半功倍。经历了两周 的课程设计，在这短暂 的时间里，它不仅仅使我学到了宝贵 的专业知识，更重要 的是它使我学到了怎样去独立思考问题，解决问题

24、，大大提高了我自己 的动手能力和操作能力，为我今后 的 工作奠定坚实 的基础。这次 的设计 的课题为水位报警计 的设计，它不仅是必须完成 的课目，其真正 的目 的是我对整个课程 的学习情况做一个总结，检验我对微机原理这门课程知识 的掌握程度在这次设计中，我特别感谢老师 的帮助和各位同学支持与帮助使我能及时发现及改正设计中 的错误与不足。19 参考文献1赵树升，赵雪梅 .现代微机原理及接口技术 M，北京：清华大学出版社，2008年 8月2戴梅萼 .微型计算机技术及应用从 16位到 32位 (第 2版) M，北京：清华大学出版社， 2003年 2月3西安唐都科教仪器公司 .32位微机原理与接口技术

25、实验教程 .2005年4西安唐都科教仪器公司 .32位微机原理与接口技术用户手册 .2005年20 附录3.3 A/D8089转换子程序把传感器测得 的数据输入进入 AD转换器，把模拟信号转换为数字信号;- A/DCODE SEGMENT转换-ASSUME CS:CODE,DS:CODE,ES:CODEORG 3390HAD: JMP STARTZXK EQU 0FFDCHZWK EQU 0FFDDHLED DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90HDB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,0DEH,0F3H

26、BUF DB ?,?,?,?,?,?ADPORT EQU 0FFE0HSTART: MOV BUF,00HMOV BUF+1,08HMOV BUF+2,00HMOV BUF+3,09HMOV BUF+4,00HMOV BUF+5,00HP5: MOV AL,00HMOV DX,ADPORTOUT DX,AL;DISPLAY 0809 00;DISPLAY 0809 00;IN0CALL DISMOV DX,ADPORTIN AL,DXmov dx,0ffe4h;new add - 138 Y1not al;new add;new addout dx,al21 not al;new addCAL

27、L ADSJMP P5ADS: MOV AH,ALAND AL,0FHMOV BUF+5,ALAND AH,0F0HMOV CL,4SHR AH,CLMOV BUF+4,AHRET;-DIS: MOV CL,20HMOV BX,OFFSET BUFDIS1: MOV AL,BXPUSH BXMOV BX,OFFSET LEDXLATPOP BXMOV DX,ZXKOUT DX,ALMOV AL,CLMOV DX,ZWKOUT DX,ALPUSH CXMOV CX,0100HDELAY: LOOP $POP CXCMP CL,01HJZ EXITINC BX22 SHR CL,1JMP DIS1EXIT: MOV AL,00HMOV DX,ZWKOUT DX,ALRET-CODE ENDSEND AD3.4报警子程序当水位过低或者过高 的时候进行报警，应对水位进行控制，使得其水位一直处于一个正常 的水平。;-报警子程序 -code segmentassume cs:code,ds:codeorg 3490hstart: mov dx,0ffdbhmov al,88hout dx,almov al,00hmov dx,0ffdahout dx,alwaite: in al,dxtest al,80hjz l2mov al,01hout dx,al;输出 pc0=1l1:mov