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基于MSP430单片机的称重式液位仪的设计与实现

时间:2021-11-08    来源:鸭脖体育官网    人气:

本文摘要:概要:本文讲解了以MSP430单片机为核心包含的多路除去式液位测控仪的构成、原理及软、软件设计方案。系统主要由压力传感器、信号处理电路、电磁阀、输入驱动电路、汉字液晶显示器、键盘、声光报警电路、以及MSP430MCU的主机电路包含,构建了全自动液位监控、若然报警并具备以主-从车站模式联网功能。 1章节 液位测控仪是归属于智能化仪器仪表的一种(指使用了微处理器的仪器仪表),其发展始自70年代[1]。

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概要:本文讲解了以MSP430单片机为核心包含的多路除去式液位测控仪的构成、原理及软、软件设计方案。系统主要由压力传感器、信号处理电路、电磁阀、输入驱动电路、汉字液晶显示器、键盘、声光报警电路、以及MSP430MCU的主机电路包含,构建了全自动液位监控、若然报警并具备以主-从车站模式联网功能。  1章节  液位测控仪是归属于智能化仪器仪表的一种(指使用了微处理器的仪器仪表),其发展始自70年代[1]。它是一种集测量与掌控于一体的智能化产品,限于于石油化工、冶金、电力、制药、环保等行业中各种介质的液位测量。

本仪器主要针对罐体内液体展开测量并能计算出来其重量,限于于对各种液态物质展开静态和动态测量与监控,并具备若然报警和主-从车站模式联网功能。  2系统设计方案  2.1液位传感器的自由选择  一般情况下在液位测量中所使用的传感器有:压力传感器、超声波传感器、浮子式传感器等,由于系统设计中拒绝在测量液位的同时还要构建液体重量的检测。在液罐内,液体重量P的检测可必要利用计算出来获得,即P=H*S*(H为液体高度CM;S为圆面积M2;为液体比重),因此只有提升液位测试的分辨率才能确保液体重量测试的精度,本系统中液位测试分辨率为1cm。另外,考虑到压力传感器模块电路比较使用超声波传感器的模块电路要非常简单,因此确认使用压力传感器。

  2.2MSP430单片机  MSP430单片机为低功耗16位单片机,具备典型的SOC特点,构建大量外设。特别是在是其内部构建的波特率微调器,可以使MCU在不高于32768HZ的给定晶振(但无法多达MCU对晶振拒绝的下限)下工作时,其通信波特率的自由选择可不不受波特率因子无法具有小数的容许,即:在波特率的容许范围内可用于给定频率的晶振[2][3]。另外,由于MSP430MCU内部构建了温度传感器,可以很便利的构建对测液位所用的压力传感器的温度补偿。

而且MSP430系列单片机针对有所不同的应用于而由各种有所不同的模块构成,这些微控制器被设计为能用电池工作,并且可以用于很长时间。  2.3模拟信号切换技术  由于系统的继续执行部件为电磁阀,不易产生电磁干扰,因此为需要可信的工作必需要使系统具备较高的抗干扰性。  一种方法是必要利用MCU内部的A/D转换器,其特点是:须外围电路,取样速度快,但抗干扰能力较好[4]。  另一种方法是用于V/F变换器来构建A/D切换。

由于V/F转换是利用分数电容的电荷平衡原理构建电压频率切换,因此该方式稳定性好,分辨率低,信号线较少,便于构建光电隔绝以提升系统的抗干扰性,但切换速度比较较快。  考虑到压力信号是一个缓变信号,一般须较慢取样,为使系统具备较高的抗干扰性,根据分析对比,自由选择使用V/F变换器来构建对压力信号的处置,计算出来处置较非常简单,在测量精度方面也能超过用于拒绝,并且更容易做实时控制。  3系统总体构成结构及工作原理    图1系统总体包含图  如图1右图,整个系统由单片机主机系统、传感器信号处理电路、液位控制电路、声光报警、键盘、液晶显示、电源模块和通信等模块构成。

P1口作为系统的数据线,V/F切换电路的输入信号作为中断请求信号接至MCU的P2.4脚,P2.6和P2.7为继续执行部件电磁阀的掌控信号,分别掌控进液、出液电磁阀。声光报警电路的掌控信号为P2.5。

键盘模块电路通过P3.0,P3.1和P3.2终端MCU用来控制系统的6个按键。系统通过P3.0和P3.3输入信号给74HC245用于LCD汉字液晶显示器的数据模块,P3.0和P3.3用于LCD的掌控信号。P3.4和P3.5为MCU的串行通信数据线,经由通信电路与从机相连,用来展开主车站、从车站之间的串行通信。

系统的电源模块产生3.3V、+5V和-5V电压,分别为主机系统和传感器模块电路获取平稳的工作电压。  本系统通过压力传感器展开液体压力的数据采集,经过V/F切换模块展开液位高度和液体重量的标定,构建高精度的测量。

当容器内的液位数值多达了设定值或警戒值时,系统自动启动报警电路展开声光提醒报警。用户可以通过键盘原作液位的上、下限值和进液、出有液量等参数,以便使容器内液位维持原作的液位数值。系统使用大屏幕液晶汉字表明,可以表明出有当前液位数值、原作的液位上下限值、容器内当前液体重量和进液、出液阀门的状态等。主车站掌控8个从站中的给定一个,并已完成主站和从车站的实时通信,主车站具备该系统的所有功能,并且可以对从站中的液位上下限值等展开设置,主站在巡回演唱检测时,可以给定原作要查找的从车站数目、从站号和从车站容器中的液位高度。

当主站、从站中的液位多达警戒限时,主车站可以展开声光报警并能表明报警的从站号。同时从车站也可以依据通信协议通过通讯模块将从站号、液位值和报警信号传输给主站,并且从车站可以拒绝接受主站的掌控信息并能自动继续执行,还可以自动报警和中止报警。系统中从站号可以给定原作。同时该系统还可以动态表明工作环境的温度和时间。


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