水位計廣泛應用于水利、石油、化工、冶金、電力等領域的自動檢測和控制系統中.本文設計的智能水位計是吸收了國內外最新智能化儀表的設計經驗,采用工業控制單片機,集水位采集、存儲、顯示及遠程聯網于一體,適用于各種液位及閘門開度的測量.它具有高精度、高可靠性、多功能和智能化等特點.針對研制任務的要求,課題期間研制了下位機系統硬件和軟件,開發了上位機監控軟件,其中所作的具體工作包括:測量原理的研究和在系統中的實現,在本次設計中用三種方法來進行水位測量,分別是旋轉編碼器法、液位壓力傳感器法和可變電阻器法;主控芯片的選擇,我們選用了高集成度的混合信號系統級芯片C8051F021;實現了信號的采集和處理,包括信號的轉換和在單片機內的運算;高集成度16位模數轉換芯片AD7705在系統中的應用,我們完成了它與單片機的接口設計及程序編制任務;精確時鐘芯片DS1302在系統中的應用,在此,我們實現了用單片機的I/O口與DS1302的連接和在軟件中對時序的模擬,該芯片的應用給整臺儀器提供了時間基準,方便了儀器的使用;另外,針對研制任務的要求,還給系統加上了一路4~20mA模擬信號電流環的輸出電路來提供系統監測,該部分的實現是通過采用AD421芯片來完成的,本設計中完成了AD421與單片機的SPI接口任務,協調了它與AD7705芯片和單片機共同構成的SPI總線系統的關系,并完成了程序設計;與上位機的通信接口設計,該部分通過兩種方法實現:RS232通信方式和RS485通信方式;系統設計方面還包括報警電路設計、操作鍵盤設計、電源監控電路設計、電壓基準電路的設計.在硬件設計的基礎上,對系統進行了軟件設計,軟件部分包括下位機單片機程序的設計和上位機監控軟件的設計.在軟硬件充分結合的情況下,實現了系統設計要求,很好地解決了以往的水位計中存在的問題,達到了高精度水位測量儀器的各項標準.

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