徐淑華教授點(diǎn)評(píng)

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1、徐淑華教授點(diǎn)評(píng)：該設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，采用電容式傳感器和電磁閥構(gòu)成閉環(huán)的液位自動(dòng)控制系統(tǒng)；并采用RS232總線組成主從分布式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了題目所規(guī)定的各項(xiàng)功能?？傮w設(shè)計(jì)方案合理，傳感器選用及其預(yù)處理電路有其特點(diǎn)。所采用的全自動(dòng)洗衣機(jī)用電容式液位傳感器使用方便，性價(jià)比高，測試表明其時(shí)間穩(wěn)定性好，精度和分辨率高，從而保證了樣品的控制精度。該設(shè)計(jì)中從機(jī)采用了大尺寸高亮度數(shù)碼管，適合分布式液位控制系統(tǒng)的實(shí)際使用環(huán)境，選件結(jié)合實(shí)際，立意新穎；樣品中所發(fā)揮的掉電保護(hù)、時(shí)間顯示、語音報(bào)警等功能也是特色。該設(shè)計(jì)的樣品實(shí)測性能較好，但在論文撰寫、通訊總線選擇等方面尚有缺憾。若選用RS485總線，則更能體現(xiàn)該

2、設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)際使用環(huán)境的指導(dǎo)思想。液位自動(dòng)控制裝置海軍航空工程學(xué)院(煙臺(tái))車達(dá)升魏斌吳兵摘要本系統(tǒng)采用分布式微機(jī)控制系統(tǒng)，通過測量傳感器的信號(hào)頻率來獲取液面高度。系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu)，主站和從站都采用以“8051系列單片機(jī)+電容式液面高度傳感器”模式。并通過電磁閥來調(diào)整液面高度，構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)?？赏ㄟ^鍵盤設(shè)定所需液面高度，范圍為0～25cm，誤差不超過±0.3cm。并可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前液位高度和瓶內(nèi)液體重量以及閥門狀態(tài)。當(dāng)液面超過25cm或液位低于2cm時(shí)，可進(jìn)行聲光報(bào)警。主從站之間通過RS232C總線構(gòu)成串行通訊星型網(wǎng)絡(luò)。主站可對(duì)8個(gè)從站進(jìn)行定點(diǎn)或巡回監(jiān)測，查詢各從站的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并可顯

3、示其從站傳輸過來的從站號(hào)和液位訊息，并可控制從站液位。并且在巡回檢測時(shí)，主站能任意設(shè)定要查詢的從站數(shù)量、從站號(hào)和各從站的液位訊息。當(dāng)收到從站發(fā)來的報(bào)警信號(hào)后，能聲光報(bào)警并顯示相應(yīng)的從站號(hào)，可自動(dòng)調(diào)整從站液位為20cm。從站能夠輸出從站號(hào)、液位訊息和報(bào)警信號(hào)，并且能對(duì)主站設(shè)定的液位控制信息相應(yīng)。該系統(tǒng)布局合理，運(yùn)行平穩(wěn)，控制精度較高，完全達(dá)到了題目基本部分的要求，并基本實(shí)現(xiàn)了發(fā)揮部分要求。一、總體方案的設(shè)計(jì)1、主站的整體設(shè)計(jì)：9以單片機(jī)為控制核心，通過液位傳感器實(shí)時(shí)獲取儲(chǔ)液瓶B的液面高度，并通過顯示器實(shí)時(shí)顯示液面高度、重量。當(dāng)鍵盤有輸入時(shí)，單片機(jī)根據(jù)鍵盤輸入的功能要求，單片機(jī)通過控制電磁閥

4、1、2來提升或降低液面高度達(dá)到設(shè)定值，根據(jù)題意整體規(guī)劃主站的系統(tǒng)如圖（1）所示。圖（1）2、主站和從站整體設(shè)計(jì)主從站之間通過RS232C總線構(gòu)成串行通訊網(wǎng)絡(luò)，主站定期查詢液面信息，并對(duì)液面信息進(jìn)行控制。圖（2）二、系統(tǒng)模塊的確定和設(shè)計(jì)9分析題目要求，系統(tǒng)為一個(gè)主從式測控系統(tǒng)。由通訊網(wǎng)絡(luò)把主站和多個(gè)從站連成一個(gè)系統(tǒng)。通訊網(wǎng)絡(luò)可采用RS232C等接口組成。液位監(jiān)測與控制裝置的功能可有多種方案實(shí)現(xiàn)，但一般都都由控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和檢測單元單元三部分組成。下面具體論述一下液位監(jiān)測與控制裝置的各個(gè)部分模塊的方案確定和設(shè)計(jì)。1、檢測元件的選擇（1）傳感器的選擇檢測液面高度有多種元件可選，如超聲波傳感

5、器和電容傳感器等。方案—：使用超聲波傳感器。超聲波具有不受被測液體的濃度和導(dǎo)電性能影響的特性，因此精度比較高，但價(jià)格比較貴。方案二：使用電容式傳感器。電容式傳感器在測量高頻信號(hào)時(shí)，精度較高。但要求液位變化速度較為緩慢，而且距離不能太遠(yuǎn)，本題采用的進(jìn)出水管較細(xì)，進(jìn)出水速度合適，由于只要求測量范圍最大為0～25cm，距離較小，此傳感器正好符合條件，而且該傳感器比較經(jīng)濟(jì)，考慮到液體流速和測量范圍、精度以及價(jià)格，故從實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性角度考慮選擇電容式傳感器。我們選擇第二種方案，由于采用了電容式傳感器，所以我們需要對(duì)電容信號(hào)進(jìn)行采集。（2）電容信號(hào)采集方案的選擇和設(shè)計(jì)方案—：將電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)

6、。由于輸出電壓信號(hào)比較微弱，采用該方案時(shí)，采集信號(hào)的靈敏度不高，誤差一般較大，難以控制，而且電壓信號(hào)要通過A/D轉(zhuǎn)換后才能被單片機(jī)處理，比較復(fù)雜。原理圖如圖（3）所示：圖（3）9方案二：將電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)。壓感電容傳感器對(duì)由液面高度變化引起的水壓變化的檢測靈敏比較高，對(duì)由于液位高度的變化而引起的水壓的微小變化，通過傳感器中的壓控電容的變化，得到的輸出的信號(hào)的頻率變化非常明顯。我們通過采集信號(hào)的頻率就能得出對(duì)應(yīng)的液位的高度，從而通過控制單片機(jī)，來進(jìn)行設(shè)置所對(duì)應(yīng)的液面的頻率就能對(duì)所要求的高度進(jìn)行任意控制，這樣的系統(tǒng)能滿足題目所要求的基本要求。綜合考慮我們選擇第二個(gè)方案，接著我們需要考慮

7、如何將電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)。（3）電容信號(hào)處理方案方案—：用FPGA來測量頻率。雖然它的測量頻率范圍廣泛，實(shí)現(xiàn)簡單，但對(duì)信號(hào)控制能力比較弱。方案二：傳感器外接一個(gè)單片機(jī)來檢測信號(hào)頻率。單片機(jī)處理信號(hào)操作簡單，對(duì)信號(hào)處理和控制能力強(qiáng)，能夠達(dá)到題目要求的精度，所以我們采用這種方案，信號(hào)處理電路如圖（4）所示。圖（4）經(jīng)過反復(fù)檢測得知在0～25cm范圍內(nèi)，信號(hào)頻率在23～25KHz左右，而且經(jīng)過反復(fù)測試，發(fā)現(xiàn)單片機(jī)處理的誤差在要求范圍內(nèi)