【基于Labview的液位检测处理系统3200字（论文）】

目录TOC\o"1-2"\h\u6178摘要 113574一、引言 128893二、总体设计 22882三、硬件电路结构设计 3521（一）数据采集电路设计 331935（二）上位机与单片机通信电路设计 47342（三）键盘及复位电路设计 517688（四）电源电路 6摘要液位作为工业生产中的重要指标之一，需要随时进行准确的测量和控制。根据实验室级测试处理设备，利用单片机和Labview设计了一个水平测试处理系统。我们利用单片机硬件电路对现场信号进行处理，实现测量和转换，包括显示电路、键盘和复位电路、报警电路、功率整流电路设计等。在上位机系统中，我们可以实现电平设置、监控、调压等功能，在Labview的帮助下显示和记录功能。此外，系统测试结果良好。关键词：Labview、MCU、RS-485、液位检测、数据采集引言生产和人们日常生活中的问题越来越多地涉及到液位控制和处理。例如，在饮料生产、食品加工、化工生产、污水净化等方面，都可以使用储液池，并且对储液池中液体的高度控制要求更为精确。水太多会导致不必要的浪费，但水太少则达不到标准要求。因此，在许多情况下，即使测量相对误差很小，也会造成巨大的经济损失。因此，为了保证生产效率和产品质量，必须有正确的控制器自动调节储液池中液体的流量，使液位保持在正常水平。美国NI公司开发了Labview软件。通过图形编程的方式，用户可以轻松灵活地完成所需的系统。目前，Labview因其易于掌握、操作方便等特点，在工业生产、实验室操作、学术研究等领域得到了广泛的应用。它建立在数量庞大、功能强大的函数库中，可以为用户提供更多的程序功能。同时可以满足数据采集卡和RS-485、RS-232协议硬件的功能要求。此外，通过Labview的使用，可以使编程过程更加方便。我们可以把这些不同背景下的实际问题简化为液位控制和处理问题。在工业控制过程中，液位是一个非常重要的参数。实验室级测试处理设备和液位控制设备由传统的模拟仪表控制。只有用计算机代替实验室设备进行水平处理，才能对研究性实验进行进一步的探索。虚拟仪器VI作为一个与硬件模块、计算机平台和测试软件开发相结合的标准接口系统，在世界范围内发挥着越来越重要的作用，尤其是在工业生产水平检测中。液位作为工业生产中的重要指标之一，需要随时进行准确的测量和控制。以前使用的方法是人工放置定时液位监控，并根据液位计测量指示值和设定值之间的差异来控制开关阀。但这样会产生误读和错误，缺乏实时性，无法很好地应对紧急情况。本文将设计一套实时、自动液位控制监控系统，并充分引入虚拟仪器的概念。并使监控系统的设计结构清晰、概念简单。本文研究的是基于Labview控制平台，由单片机控制的智能实时液位检测处理系统。主要研究内容有两个方面：一是硬件设计，本硬件设计部分包括液位数据测量的显示电路、键盘及复位电路、报警电路、功率整流电路设计等。另一方面是Labview平台，用于液位数据的实时显示、处理操作，等。第2节介绍了系统的总体设计。第三部分介绍了硬件设计。第四部分介绍了基于Labview的液位系统的详细设计步骤。第五部分对全文进行总结。总体设计图1：系统结构在硬件平台设计中，应满足以下要求：以测量精度为充分考虑，选择满足要求精度的硬件。严格控制硬件生产成本，确保系统的资金投入低于其他产品。在设计过程中，我们可以使用模块化思想，包括三个方面：机械结构、上位机和下位机，如图1所示随着液位的变化，我们将液位高度的变化转化为输入的物理信号，然后将该信号转化为编码器，并将物理信号转化为电信号。并将下位机处理后的数据转换成实际液位高度，在上位机的帮助下实现显示和报警。硬件电路结构设计图2：硬件结构系统硬件可分为数据采集单元、数据传输单元和单片机处理单元、键盘复位单元、报警单元和显示单元。在每种设计中，微控制器都是保证系统运行的核心。我们应该根据实际情况和课题的具体要求做出选择，这次我们选择STC89单片机。它是一种新型的51单片机，具有功耗低、抗干扰能力强、电压范围宽等特点。对复位电路、电源电路和时钟电路进行特殊处理，防止人为影响。同时，为电源和接地引脚的每个输入和输出端口做一些保护。在数据采集单元中，我们选择了德国海德汉公司设计生产的绝对式编码器ROQ425多旋转编码器，以尽量减少信号采集形式的误差，满足精度要求。该转换器的动作电压为5v，输出代码为格雷码，采用纯二进制，最大机器转速为每分钟10000转。在上位机系统中，安装Labview系统，基于虚拟仪器的模拟、监控和显示功能，可以实时监控、报警和显示液位。数据采集电路设计图3：数据采集电路由于编码器ROQ425的输出信号符合RS-485协议，因此需要将其转换为信号作为单片机的输入。有很多芯片可以完成这种转换，通常可以分为两类：全双工和半双工。从编码器读取序列图可知，数据的输出在时钟信号下降沿进行转换，在时钟信号上升沿进行传输。因此，我们选择了全双工转换芯片。我们选择了MAX491芯片，这是一种用于RS-485和RS-422通信的低功耗收发器。该芯片包含一个驱动器和一个接收器；而且，它的传输速率可以达到2.5Mbps。数据采集电路图如图3所示。上位机与单片机通信电路设计MAX485是一种应用广泛的接口型芯片，更像是RS-422和RS-485通信的收发器。它的结构非常简单；每个组件包含一个驱动器和一个接收器。MAX485可以以2.5Mbps的传输速度正常工作，其优点之一是不受驱动程序的限制。MAX485的功能之一是将TTL电平转换为RS-485电平。其额定电流为300μA，额定电压为5v。并使用半双工作为通信方式。我们只使用单芯片的一个引脚，但控制MAX485的两个引脚。由其工作模式决定，一个输入信号不仅可以接收信息，还可以发送信息。由于MAX485半双工工作模式，这种情况可以实现。它必须接收和发送差分信号端，分别是A端和B端。当发送数据为1时，此时A端的电平高于B端。另一方面，当发送结果为0时，A端低于B端。为了构造MAX485线性拓扑网络，需要设置两个终端匹配电阻，其电阻等于电缆的传输特性阻抗，这里我们选择120的电阻。此外，为了提高节点的可靠性，输出模块还需要配置上拉电阻和下拉电阻。但在本课题中，距离较短，波特率较低，结合实际情况的限制，在设计中可以忽略这些因素的影响。图4：MAX485通信电路用MAX485芯片设计的通信电路如图4所示。将使能端的输入/输出分别放在与单片机串行输入/输出相连的两端，可以使P14对MAX485的使能端进行有效控制。为了提高MAX485的可靠性，防止芯片在空闲状态下丢失网络故障保护，需要配置上拉电阻和下拉电阻。此外，将MAX485的A和B分别放在与R13和R8相连的两端。键盘及复位电路设计图5：键盘和复位电路键盘电路作为单片机的一种手动操作方式，对单片机的命令控制和数据输入有着非常重要的意义。因为它可以作为一对一的独立钥匙，直接对单片机进行控制。在与单片机的交互过程中，我们采用程序扫描查询的方式来检查电平。当按下按钮时，相应的I/O端口呈现低电平状态，相反，它呈现高电平状态。我们基于这种独立类型的键盘接口形式设计了键盘电路，如图5所示。在图中，P12和P13可以选择电平的上限和下限模式，并确认按下按钮。初始化后进入测量程序。P10和P11起到调节显示的作用，以实现液位限制设置。由于机械开关会在开关中产生延迟，我们应该采取一些其他措施来减少延迟造成的影响。在设计复位电路设置时，我们不仅使用了按键复位，还使用了电复位。按5键，74LD04的输入为低电平，复位引脚显示为高电平，完成复位后。同样，在通电时，C5不充电，显示为低电平，然后使SCM重置引脚显示为高电平，经过一段时间后变为低电平，完成重置后。电源电路每个芯片都有电压的使用范围；高电压会使元件受到不同程度的影响，不严重的话会使结果不准确，严重的话会损坏元件，所以功率整流电路是非常必要的。通常原始电压为220vAC；通过线圈的电压分别为7v和15v。通过整流器和电容器的滤波器将电压传输到调节块，从而得到未确定