0 引 言

现阶段中国在液位仪自动控制系统层面缺乏长期性靠谱的应用案例，都还没适用液位仪检测和智能控制的成型商品。因而，进行液位仪自动控制系统的科研工作中十分必要。

系统软件为一个水位线检测与调节设备，根据按键能够设置瓶里液位仪（0～25cm内的任何值），并根据操纵继电器（或类似继电器的设备）使瓶里的液位仪到达预设值，液位仪超出25cm或小于2cm的时候会传出报警。显示屏能即时展现当今液位仪情况和瓶里液态净重及其闸阀情况。

1 系统功能简述及框架图

本设计方案运用MCS-51 单片机设计融合数字芯片、数字集成电路，进行对水量的检验和自动控制系统。

基本上工作内容为：服务器根据电脑键盘设置自身和从机的液位仪，超音波感应器测到当今水位线相匹配的电流值，再历经ICL7135 变位系数转换送进控制板与预设值较为，单片机设计根据操纵继电器调整服务器液位仪，并把预设值与当今值表明在LCD 上；服务器控制板根据485 通信对从机控制板传送预设值，从机控制板还可以如服务器控制板一样对水位开展操纵，并根据LCD 表明服务器给出值与当今液位仪值；并运用485 通信把从机当今液位仪传输给服务器表明出去。

系统软件由单片机设计系统软件数据处理方法控制模块、A/D 数据信息键入控制模块、485 通信控制模块、液位仪操纵及报警模块及电脑键盘和展示控制模块等几部份构成。系统软件总框架图如图所示1 所显示。

2 方案论证与较为

考虑到体系的规定，在对电子元器件的挑选流程中，偏重于对感应器和AD转换集成ic的挑选。

2.1 感应器

控制系统设计全过程中，关键对下列三种感应器实现了挑选较为。

计划方案一：液位传感器

图1 系统结构图

现阶段的液位仪液位传感器绝大多数是资金投入式负压液位变送器，而资金投入式负压水位传感器仅有参照大气压力才可以开展精确精确测量，殊不知联接电缆线中的通报会遭受条件的危害，导致支气管内腔冷疑，冷凝水。露水珠到电子元器件和感应器上，会影响到精密度或是輸出飘移。与此同时，冷凝水过快，智能变送器的使用期限也会大大缩短。此液位传感器非常容易遭到条件的干扰而导致检测不精确，而且安裝不方便。

计划方案二：压阻式液位传感器

压阻式感应器是用集成化电源电路加工工艺立即在硅平脉冲阻尼器上按一定晶向制做蔓延氧化锌压敏电阻；硅平脉冲阻尼器在细微形变时有优良的弹力特点，当单晶硅片受力后，脉冲阻尼器的形变使蔓延电阻器的电阻产生变化；此电磁继电器非常容易受环境因素的危害，如溫度，进而导致检测不精确，并且容积一般较为大，不容易安裝、不容易带上；一般其精准度也非常低。不可以达到设计方案的必须 ，因此 不挑选。

计划方案三：超音波感应器

超音波感应器是制造业行业内第一款在商品上含有功能键设置作用和自检测作用的中小型感应器。它虽说体型小，可是具备其他大中型感应器所具备的作用，安裝方便使用并且不受被测物件的色彩危害，有很多增设作用，如：具备自确诊LED 表明和功能键设置作用、温度补偿作用、可选用模拟量输入或开关量輸出等；其供电系统电流为10～30V，检测范围为30mm～300mm，输出电压0V～10V，輸出电流量为4mA～20mA，最少负荷特性阻抗2.5 欧，精密度可做到0.5mm，外观设计分成直线式和斜角型。磁感应规格为18mm。

超音波感应器所具备的情况达到设计室必须0～25cm 的水位操纵，及其液位仪偏差不超过±0.3cm 的规定，而且解决了安裝不方便的难点。因此 本设计方案挑选了高精度，身型小的超音波感应器。

2.2 A/D 转化器

所运用的A/D 转化器的精密度和特性立即危害后面单片机设计读取数据的精密度，在这里大家对下列二种AD 转化器开展相对比较剖析。

计划方案一：选用8 位ADC0809 A/D 转化器

ADC0809 是较常用的8 位A/D 转化器，属多次接近型，ADC0809 由单一 5V 供电系统，片含有含有锁存作用的8 路仿真模拟开关元件，可对0～ 5V 8 路的模仿电流数据信号分时图开展变换，进行一次变换约需100us，因此 速率较快，可是ADC0809 集成ic屏幕分辨率低，精密度不足，不可以达到本系统要求，不予以选用。

计划方案二：选用4 位半双积分A/D 转化器ICL7135

ICL7135 是运用普遍的4 位半双积分A/D 转化器，动态性BCD 码輸出的積分型A/D 转化器。其优点是：高精度、旋光性全自动变换輸出、全自动校零、单一开关电源工作中、动态性BCD 码輸出。因为双积分方式 的二次積分時间非常长，因此 A/D 变换速度比较慢，一般 为（3～10）次/s，除此之外，对时间变动的电磁干扰積分为零，抗干扰能力能也比较好。在相同精密度的情形下，价钱小于多次靠近式A/D 转化器，因此在对效率规定不太高的场所，更宜在选用这种A/D 转化器。

考虑到体系的规定，本设计方案选用线性度较高的ICL7135 A/D 转化器。

3 硬件配置控制电路及软件开发

本制定的硬件配置控制电路包含最小系统电源电路、液位仪操纵及报警电路、ICL7135 数据信号收集传送电源电路、电脑键盘和展示控制模块等。

3.1 最小系统（开关电源供电系统电源电路与I/O 拓展及选通电源电路）

本设计方案采用的最小系统板是以80C52 单片机设计为核心，而且有着优良的扩展性。CPU 外接11.0592MHz 的晶振电路，关键由74LS373 锁存电源电路、74LS138 译码器电源电路及其功能键、显示器件、ICL7135 以及外场典型性电源电路构成，并且用8255 外伸了I/O 插口。最小系统电源电路如图所示2 所显示。

图2 最小系统原理图

本电源电路需外接一个AC220/9V 的变电器，变电器的二次侧根据整流器滤波电路后键入CW7805便可获得 5V 工作电压，此工作电压做最小系统的开关电源。

系统软件中根据8255外伸了PA、PB、PC共24个I/O口，便于做为系统软件的输出安全通道。用74LS138的輸出做为每个处理器的译码器挑选端，除最小系统中采用的Y0～Y3外，也有Y4～Y7能够其他拓展应用。

3.2 液位仪操纵及报警电路

本制定的液位仪控制回路是一闭环控制电源电路，感应器把液位仪发送给单片机设计与预设值较为，单片机设计根据对继电器的操纵来操纵液位仪。用9V 开关电源对汽车继电器供电系统，应用了24V 开关电源对感应器供电系统，用220V 交流电流对继电器供电系统；在报警电路中，运用9V 开关电源对无源蜂鸣器供电系统，当液位仪超出25cm或小于2cm 时发出声响。在供电控制回路中，用电机开展循环系统供电，确保系统的持续运作。

3.3 ICL7135 数据信号收集传送电源电路

本电源电路由一个中小型集成电路芯片来完成，取样后的数据信号历经电阻器送至ICL7135 开展解决，将解决后数据信号立即送至单片机设计最小系统。ICL7135 测量范围为0～2V，标准工作电压由MC1403 輸出（2.5V）分压电路得到1V 工作电压。

HC240 是八位缓存线/线控制器，含有八个具备三态輸出正相反油压缓冲器。三态輸出的正相反油压缓冲器，輸出容许操控端（ENA、ENB），每一个EN 操纵四个油压缓冲器，1A、2A 数据信息键入，1Y、2Y 輸出。輸出各自送出去个、十、百、千、万位。

HC157 是四路二选一电源开关，1 为挑选键入端，S 为高电平时，挑选A 輸出；S 为上拉电阻时，挑选B 輸出ICL7135 的BCD 码的位选通輸出端D1-D5 各自接8 位可编程逻辑通信接口8255的PA0～PA3 和PB0～PB4。CPU 可载入每个位的情况并分辨，进而在ICL7135 的B1～B8 輸出端载入BCD 数据信息。ICL7135 数据信号收集传送电源电路如图所示3 所显示。

图3 ICL7135 数据信号收集传送电源电路

3.5 软件开发

手机软件一部分主要是运用51 系列产品单片机设计作控制板，感应器输出电压开展取样，将取样值与预设值较为，单片机设计对继电器操纵来控制液位仪，服务器根据485 通信给电话分机设置标值，电话分机控制板对电话分机液位仪开展操纵。手机软件一部分包含ICL7135 取样一部分、485 通信一部分、数据解决一部分、表明一部分、电脑键盘一部分等。为了更好地防止在感应器挪动导致检测信息不精确，尤其提升了调零作用，进一步提高了操作系统的精确性。主程序流程图如图所示4 所显示。

图4 主程序流程图

4 试验结论及剖析

必须的检测机器设备有4 位1/2 高精密数字万用表、标尺、100M 双踪数据数字示波器。检测效果如表4-1 所显示。

表4-1 数据测试

由上述信息我们可以看得出，系统软件的每个检验模块的数据测试精密度很高、液晶显示屏值和检测值与预设值十分贴近，与感应器输出电压成线性相关，与净重也成一定的比率关联，这与硬件配置的挑选以及主要参数的配对及其手机软件控制系统的选取是密不可分的。

5 设计总结

本设计方案在硬件配置上，应用S18UUA 超音波感应器，ICL7135 等高精密集成ic和设备开展液位仪精确测量，使所精确测量的液位仪精密度远超液位仪偏差不超过±0.3cm 的规定。除此之外，本设计方案还使用了MAX485 通信，OCM4X8C 液晶显示屏LCD 等集成ic和元器件，使制定更切合实际运用的规定，也相对的下降了软件开发的难度系数。在系统上，选用规范性的程序编写方式 ，合理的降低了程序流程所须要的储存空间。

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