1、PAGE 11廣西民族(mnz)大學(xué) 普通(ptng)全日制本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 論文(lnwn)題目 基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程水位控制 學(xué) 院 ： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) ： 通信工程 年級(jí)班級(jí) ： 學(xué) 號(hào) ： 學(xué)生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 職稱： 副教授 廣西民族(mnz)大學(xué)普通全日制本科(bnk)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 課題(kt)名稱：基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程水位控制 學(xué) 院 _信息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) _ 1 姓 名 指導(dǎo)教師（簽名）_2014年11月30日教研室主任（簽名）_ 2014年11月30日 2014年11月30日普通(ptng)全日制本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任

2、務(wù)書課題名稱 基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程水位控制 指導(dǎo)教師姓名工作單位一、主要內(nèi)容：以單片機(jī)為核心, 設(shè)計(jì)一個(gè)用于監(jiān)測(cè)液位變化及越限報(bào)警的分布式液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。提供簡(jiǎn)潔易懂、形象直觀、具有人性化的監(jiān)測(cè)界面。 二、基本要求(基本技術(shù)要求與數(shù)據(jù)）1、以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)外圍電路；2、實(shí)現(xiàn)多路（2路以上）實(shí)時(shí)液位測(cè)量，傳送有效距離d1KM；3、PC可顯示任一路在某一段時(shí)間內(nèi)的液位數(shù)據(jù)及其變化曲線；4、根據(jù)事先設(shè)置的水位上下限報(bào)警。三、論文（設(shè)計(jì)）工作起始日期： 自2014年11月30日起，至2015年5月10日 四、進(jìn)度與應(yīng)完成的工作：第一階段：聯(lián)系導(dǎo)師，接受任務(wù) （2014年11月30日2014年12月10日

3、）；第二階段：閱讀書籍、查閱資料 （2014年12月11日2014年12月31日）；第三階段：系統(tǒng)設(shè)計(jì)、論文初稿 （2015年01月01日2015年03月19日）；第四階段：系統(tǒng)調(diào)試、論文修改 （2015年03月20日2015年04月07日）；第五階段：論文定稿、打印上交 （2015年04月08日2015年04月12日）；第六階段：學(xué)科組組織論文答辯 （2015年04月13日2015年04月20日）；第七階段：學(xué)院組織的論文答辯 （2015年04月21日2015年04月25日）。五、主要參考文獻(xiàn)、資料1韋衛(wèi)星：IBMPC機(jī)與MCS51單片機(jī)的多機(jī)通信，廣西民族學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1995年

4、。2韋衛(wèi)星：微機(jī)串行通信波特率的設(shè)置，廣西物理，1996年。3韋衛(wèi)星：IBMPC機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及其應(yīng)用，廣西民族學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1996年。4王東鋒、王會(huì)良、董冠強(qiáng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用100例，電子工業(yè)出版社，2010年。5李全利：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及接口技術(shù)，高等教育出版社，2009年。目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc15351 基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程(yunchng)液位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程液位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)(jin c)系統(tǒng)摘要(zhiyo)本次設(shè)計(jì)主要用于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)液位的變化及越限報(bào)警的分布式液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(xtng)，重點(diǎn)介紹了以單片機(jī)為核心的遠(yuǎn)程液位監(jiān)

5、測(cè)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，它的采集部分用3路D3B壓力傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時(shí)可將測(cè)得的液位數(shù)據(jù)通過RS485遠(yuǎn)程通訊實(shí)時(shí)傳輸?shù)絇C機(jī)上, 并采用Microsoft Visual Basic 6.0在PC機(jī)上繪制出水位變化的曲線， 提供了簡(jiǎn)潔易懂、形象直觀、具有人性化的監(jiān)測(cè)界面,上位機(jī)與下位機(jī)通過串口方式進(jìn)行通信。A/D轉(zhuǎn)換采用STC12C5A60S2系列單片機(jī)內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換芯片,省去A/D轉(zhuǎn)換模塊的制作。STC12C5A60S2單片機(jī)具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。關(guān) 鍵 詞：液位檢測(cè) STC12C5A60S2 A/D轉(zhuǎn)換 RS485 Abstract This design is mai

6、nly used for remote monitoring of the liquid level change and out-of-limit alarm level of distributed monitoring system, is introduced with the single chip processor as the core of the hardware design and software design of remote liquid level monitoring, its acquisition part with 3 way D3B pressure

7、 sensors for data acquisition, and at the same time can be measured through RS485 telecommunication level data real-time transmission to the PC, and using Microsoft Visual Basic 6.0 PC in drawing the curve of water level change, provides a concise and easy to understand, image, intuitive, humanized

8、monitoring interface, the upper machine and lower machine via a serial port communication way. A/D transformation USES STC12C5A60S2 series microcontroller built-in A/D conversion chip, saving A/D conversion module. STC12C5A60S2 MCU has the advantages of high speed, low power consumption, strong anti

9、-jamming. HYPERLINK app:ds:keyword key words: HYPERLINK app:ds:liquid level measurement liquid level measurement,STC12C5A60S2,A/D HYPERLINK app:ds:transition transition,RS485 1 前言(qin yn)當(dāng)今社會(huì)許多領(lǐng)域(ln y)都需要對(duì)液位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，比如水池液位的監(jiān)測(cè)、鍋爐液位的控制、各種儀器儲(chǔ)油罐的液位越限報(bào)警等，很多時(shí)候因?yàn)榄h(huán)境惡劣或者不能依靠人力等因素來實(shí)時(shí)監(jiān)控液位，這時(shí)候我們就需要用到遠(yuǎn)程監(jiān)控。1.1課題研究(

10、ynji)背景 對(duì)于本專業(yè)來說，液位測(cè)量有重要的使用，它幾乎遍及生產(chǎn)與生活的各個(gè)領(lǐng)域，工廠盛液的反應(yīng)鍋需要測(cè)定液位，生活用水水池需要水位越限報(bào)警，各種機(jī)動(dòng)車輛特別是大型機(jī)械動(dòng)力油箱中的油位監(jiān)控。液位檢測(cè)的范圍有遠(yuǎn)近之分，測(cè)量的精度有高低之分，測(cè)量的環(huán)境和條件也有簡(jiǎn)單復(fù)雜之分。近幾年來由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展使得液位監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)生了根本性變化。新的檢測(cè)原理使得液位測(cè)量系統(tǒng)更趨向微型化，液位監(jiān)測(cè)也在朝著自動(dòng)化發(fā)展，在液位測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用單片機(jī)控制，可以實(shí)現(xiàn)故障診斷和越限報(bào)警，提高了測(cè)量的可靠性、精確度、安全性。2.1研究的目的及意義2.1.1研究目的遠(yuǎn)程的液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)近千米外的液位變化進(jìn)行觀

11、察，而且實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)單方便，可以有效的解決傳統(tǒng)人工檢測(cè)存在的效率低、成本高、不精確等問題。鑒于目前工業(yè)的快速發(fā)展，以及人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，專門設(shè)計(jì)一種性能優(yōu)良、功能全面、價(jià)格低廉的液位液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不僅能滿足對(duì)液位數(shù)據(jù)的顯示，而且具有超限報(bào)警等功能。2.1.2研究意義實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)人看守、全自動(dòng)的多路液位測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示，可以為工業(yè)生產(chǎn)、日常生活用水等多個(gè)領(lǐng)域服務(wù)，提高工業(yè)生產(chǎn)中液位的自動(dòng)化測(cè)量水平，節(jié)約生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，為居民生活提供簡(jiǎn)單實(shí)用，方便快捷的服務(wù)。2 總體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)的思想理念本設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求制作，在完成指導(dǎo)老師下達(dá)的指標(biāo)的基礎(chǔ)之上，融入自己的思維，使

12、本次設(shè)計(jì)更能夠應(yīng)用到社會(huì)服務(wù)當(dāng)中，完成設(shè)計(jì)并不是主要的目的，我希望通過本次設(shè)計(jì)，在畢業(yè)之后，它可以成為我們一項(xiàng)技能，遠(yuǎn)程液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)生活中是十分普遍，也是十分重要的。從一名學(xué)生的角度出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)狀況，我們?cè)谶x材上也十分講究，既要能達(dá)到所要求的性能指標(biāo)，又要經(jīng)濟(jì)適用。因?yàn)槭沁h(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，所以我們既要考慮距離的因素，又要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性，所以要處理好發(fā)送與接受的關(guān)系，正確編寫主機(jī)與從機(jī)之間的通行協(xié)議是關(guān)鍵，RS485通訊可以滿足本次設(shè)計(jì)(shj)的需要，而因STC12C5A60S2單片機(jī)體積小、功能強(qiáng)大、造價(jià)低等諸多優(yōu)點(diǎn)，使其成為本次設(shè)計(jì)的首選(shu xun)器件。2

13、.2 設(shè)計(jì)方案選擇(xunz)通過查閱大量參考文獻(xiàn)，根據(jù)老師提出的設(shè)計(jì)任務(wù)，結(jié)合自己當(dāng)前的實(shí)際情況，總結(jié)出三種設(shè)計(jì)方案。方案1：采用無(wú)線傳輸模塊PTR2000進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，水位高度的監(jiān)測(cè)利用水位傳感器完成，采用SY-9411L-D壓力變送器，主控芯片采用STC89C52單片機(jī)，通過MAX202進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換與上位機(jī)進(jìn)行通訊，監(jiān)控畫面采用組態(tài)王。設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。圖2-1 方案1總設(shè)計(jì)框圖方案2：采用RS485通訊設(shè)計(jì)，傳感器采用應(yīng)變片自制的壓力傳感器，通過ADC0809芯片進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，主控芯片采用AT89S52單片機(jī)，單片機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸采用RS485傳輸協(xié)議，通過RS485轉(zhuǎn)RS2

14、32與上位機(jī)通信，上位機(jī)監(jiān)控畫面采用組態(tài)王控制，設(shè)計(jì)框圖如圖2-2所示。圖2-2 方案2總設(shè)計(jì)框圖方案3：采用RS485通訊設(shè)計(jì)，傳感器采用松下公司生產(chǎn)的D3B壓力傳感器，主控芯片采用STC12C5A60S2新型單片機(jī)，單片機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸采用RS485傳輸協(xié)議，通過RS485轉(zhuǎn)USB與上位機(jī)通信，上位機(jī)監(jiān)控畫面采用VB編寫，設(shè)計(jì)框圖如圖2-3所示。圖2-3 方案(fng n)3總設(shè)計(jì)框圖 2.3 設(shè)計(jì)方案論證(lnzhng)從傳輸模式上來說，方案1采用的是無(wú)線傳輸，方案2、3采用的是有線傳輸，理論上來比較，無(wú)線傳輸顯然是比有線傳輸占優(yōu)勢(shì)的，因?yàn)槲覀兛梢允∪ゲ季€的開支，安裝方便無(wú)需考慮傳輸

15、路徑，但是結(jié)合實(shí)際應(yīng)用以及設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，方案1有明顯的不足之處，首先是傳感器的選擇，SY-9411L-D壓力變送器是水位測(cè)量專用的傳感器，但是在市場(chǎng)上很難買到這樣的傳感器，而且在網(wǎng)上也很難找得到。其次是無(wú)線傳輸模塊PTR2000，經(jīng)查閱大量資料發(fā)現(xiàn)，PTR2000的傳輸距離受多方因素的影響，雖然現(xiàn)在已經(jīng)有PTR8000，但是其在空曠地有效傳輸距離還不到1000米，這達(dá)不到任務(wù)書上的要求，無(wú)線傳輸可以達(dá)到1000米以上的距離，但是要買較好的無(wú)線模塊才行，綜合(zngh)自身經(jīng)濟(jì)條件，方案1不可行。方案2與方案3都采用RS485通信，最遠(yuǎn)距離可達(dá)1219米，不同之處在于傳感器的選擇，單片機(jī)的選

16、擇，RS485通信轉(zhuǎn)換接口的選擇，還有上位機(jī)的監(jiān)控軟件的選擇。應(yīng)變片的原理圖如圖2-4所示。圖2-4 自制應(yīng)變片原理圖采用四片應(yīng)變片可以提高靈敏度，可以消除一定線性誤差，因?yàn)槠漭敵鲭妷?diny)是十分微弱的，所以在后面接一個(gè)放大電路，是電壓輸出在05V之間才可以被單片機(jī)接收，自制應(yīng)變片的缺點(diǎn)是靈敏度差，后期數(shù)據(jù)處理比較麻煩，而方案3采用的D3B壓力傳感器靈敏度高，直接輸出0.23V到4.9V電壓，無(wú)需放大電路，而且價(jià)格便宜。在主控芯片單片機(jī)的選擇上，AT89S52與STC12C5A60S2都是功能十分(shfn)強(qiáng)大的單片機(jī)，不同在于STC12C5A60S2是一中新型的單片機(jī)，其自身AD轉(zhuǎn)換

17、，P1口8個(gè)通道都可以作為AD轉(zhuǎn)換輸出口，可以省去AD轉(zhuǎn)換模塊的制作。在RS485轉(zhuǎn)換(zhunhun)接口的選擇上，RS232接口與USB接口都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，RS-232串行接口方式數(shù)據(jù)傳輸為19,200或57,600bit/s，USB通信接口方式下數(shù)據(jù)傳輸最高可達(dá)2Mbit/s,現(xiàn)在大部分電腦都使用USB輸出，使用USB接口相對(duì)方便。在上位機(jī)監(jiān)控軟件的選擇上，Visual Basic 6.0需通過軟件編程制作監(jiān)控畫面，操作方式靈活多變，而采用組態(tài)王進(jìn)行監(jiān)控，可以提供友好的畫面，編程簡(jiǎn)單，但是需要采用DDE方式，并且還是要通過VB平臺(tái)，才能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸，協(xié)議處理相對(duì)繁瑣。除上述方

18、案之外，曾經(jīng)也做過另外一個(gè)方案，為方便描述我們稱其為方案A，其設(shè)計(jì)思路與方案三略同，不同之處在于方案A只采用一塊單片機(jī)，STC12C5A60S2的P1口可以提供八路的A/D采樣口，這樣就可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)書上提出的至少兩路以上的液位采集要求，而且可以省去多機(jī)通信間的協(xié)議處理問題，該方案看上去確實(shí)方便可行，但是問題就在于，我們要進(jìn)行2路以上的液位監(jiān)控的時(shí)候，一般來說，這2路液位是來自與不同的地點(diǎn)的傳感器采集而來的，并且可能還是較遠(yuǎn)距離，這樣才具有現(xiàn)實(shí)意義，這么說來，我們就要在單片機(jī)與傳感器之間接上很長(zhǎng)的線，這樣就存在一個(gè)信號(hào)傳輸失真的問題，我們必須要有很好的屏蔽設(shè)施才行，所以采用一塊單片機(jī)是根本不能實(shí)

19、現(xiàn)多路液位的遠(yuǎn)程監(jiān)控，因此A方案沒有被列在方案選擇榜單之上。綜上所述，方案3顯然比其他兩種方案更勝一籌，故選擇方案3。3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)是本裝置設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，考慮到設(shè)計(jì)的要求及設(shè)計(jì)的目的，硬件系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊，單片機(jī)控制模塊，上位機(jī)顯示及RS485通訊部分組成。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求用STC12C5A60S2單片機(jī)設(shè)計(jì)外圍電路，一般的51單片機(jī)沒有A/D轉(zhuǎn)換，需要A/D轉(zhuǎn)換模塊把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)后單片機(jī)才可接收，而本設(shè)計(jì)所用的STC12C5A60S2單片機(jī)，它本身具有A/D轉(zhuǎn)換功能，不需另外設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換模塊，使系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔完善。3.1 STC12C5A60S2

20、單片機(jī)介紹3.1.1 STC12C5A60S2單片機(jī)簡(jiǎn)介STC12C5A60S2系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的高性價(jià)比的新型單片機(jī)，它具有高速、低功耗、超強(qiáng)干擾等優(yōu)點(diǎn)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，而且速度比普通單片機(jī)快8至12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，P1口帶有8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，是目前市場(chǎng)占有率最大的新型單片機(jī)。其基本相關(guān)參數(shù)為：1、工作電壓：3.55.5V，可直接由電腦USB口提供2、工作頻率范圍：035MHz用戶應(yīng)用程序空間(kngjin) 8K/16K/20K/32K/40K/52K/60K字節(jié) 4、4個(gè)8位并行(bngxng)I/O口P0、P1、P2、P3

21、 5、4個(gè)16位定時(shí)器 6、3個(gè)時(shí)鐘(shzhng)輸出口 7、P0口自帶8路10位精度A/D轉(zhuǎn)換功能，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S3.1.2 STC12C5A60S2內(nèi)部結(jié)構(gòu)STC12C5A60S2系列單片機(jī)主要由中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SRAM）、程序存儲(chǔ)器（Flash）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、I/O口、高速A/D轉(zhuǎn)換、看門狗及片內(nèi)R/C振蕩器和外部晶體震蕩單路等模塊組成。STC12C5A60S2系列單片機(jī)功能十分強(qiáng)大，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示。圖3-1 STC12C5A60S2內(nèi)部圖3.1.3 STC15C5A60S2的引腳及功能介紹圖3-2 STC12C5A60S2 引腳圖表3-1

22、STC12C5A60S2 引腳功能(gngnng)3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)(xtng)及外圍電路設(shè)計(jì)3.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)(xtng)設(shè)計(jì)STC12C5A60S單片機(jī)接上晶振電路和復(fù)位電路以及相應(yīng)的電源構(gòu)成(guchng)最小應(yīng)用系統(tǒng)便可運(yùn)行，時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生微處理器工作的時(shí)鐘信號(hào)，本系統(tǒng)采用石英時(shí)鐘。晶振電路由一個(gè)11.0592MHz的晶振接于18、19腳構(gòu)成，再并聯(lián)兩個(gè)33PF的電容到地，共同構(gòu)成一個(gè)自激多諧振蕩器。在STC12C5A60S的時(shí)鐘電路工作后，只要在RST引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部則初始復(fù)位，只有當(dāng)RST引腳由高電平變底電平以后，STC12C5A60S才開

23、始執(zhí)行程序。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖3-3所示。圖3-3 STC12C5A60S單片機(jī)最小系統(tǒng)(xtng)3.2.2單片機(jī)外圍(wiwi)電路設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后單片機(jī)就可以開始工作了，但是為了滿足個(gè)人需要，必須要添加一定的外圍電路，如AD采樣電路、LCD1602顯示(xinsh)電路、蜂鳴器報(bào)警電路以及一些指示燈、按鍵操作等電路設(shè)計(jì)，為了滿足上述需要，本設(shè)計(jì)制作了一款能滿足學(xué)生課程設(shè)計(jì)所用到的大部分外圍設(shè)備的單片機(jī)開發(fā)板，不僅外型美觀，布局合理，而且功能強(qiáng)大、適用，還經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，蜂鳴器由單片機(jī)的P36腳控制，用于越限報(bào)警，指示燈由P37腳控制，系統(tǒng)正常工作時(shí)，指示燈不停閃爍。下面附上PCB及

24、效果圖。圖3-4 單片機(jī)外圍(wiwi)電路PCB圖圖3-5 完成(wn chng)效果圖3.2.3壓力(yl)傳感器D3B簡(jiǎn)介傳感器是數(shù)據(jù)(shj)采集的核心部件，它直接與被測(cè)物體接觸，我們要考慮它的靈敏度、抗腐蝕性、經(jīng)濟(jì)成本等諸多因素，結(jié)合本次設(shè)計(jì)的需要，綜合考慮采用松下公司生產(chǎn)的D3B壓力傳感器，其外觀圖如下：圖3-6 D3B外形(wi xn)D3B相關(guān)參數(shù)如下：工作電壓：4.2v6.2v；電壓輸出：0.23v4.9v；線性度0.2%；壓力范圍：01000mm水柱，00.1Kg/c；外型：303020mm。 接線方式：接線柱下有相應(yīng)的標(biāo)注，對(duì)應(yīng)連線即可，G接地，I接5V電源，另外I與O之

25、間加載2.2K上拉電阻即可通過O輸出。傳感器本身不能直接置于水里，所以設(shè)計(jì)時(shí)我們是利用水管引水到傳感器中央的壓力感應(yīng)膜上進(jìn)行采集。4 RS485通訊設(shè)計(jì)4.1通訊方式介紹在設(shè)計(jì)下位機(jī)的工作中，涉及到將測(cè)量的液位數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送到上位機(jī)顯示。本次設(shè)計(jì)由PC機(jī)與單片機(jī)組成的上位機(jī)與下位機(jī)的分布式控制系統(tǒng)，下位機(jī)深入到液位測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，采集液位數(shù)據(jù)，最后各路單片機(jī)將采集數(shù)據(jù)通過485總線上傳至上位PC機(jī)，這時(shí)就涉及到PC機(jī)與下位機(jī)的通信的設(shè)計(jì)問題。一般在短距離的傳輸上我們使用RS232通信，RS232是全雙工通信方式，但是傳輸距離一般只有15米。而使用RS485標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率高，傳送距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，最大

26、傳輸速率可達(dá)10MB/S，傳輸距離與傳輸速率成反比，在100KB/S的速率時(shí)，可傳送的距離約為1219m，鑒于此，本設(shè)計(jì)中PC機(jī)與下位機(jī)的通信采用了RS485通信標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)傳輸速率達(dá)到100KB /S時(shí)，傳輸距離可達(dá)1200m，達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求。4.2 RS485通訊電路(dinl)的設(shè)計(jì)4.2.1 MAX485芯片(xn pin)簡(jiǎn)介(jin ji)MAX485芯片連接電路極為簡(jiǎn)單，只有8個(gè)引腳輸出，其內(nèi)部含有一個(gè)接收器和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，接收器的輸出端RO與單片機(jī)的RXD相連，驅(qū)動(dòng)器的輸入端DI和單片機(jī)的TXD相連，因?yàn)镸AX485芯片工作在半雙工狀態(tài)，所以將RE與DE短路，并用單片機(jī)的P32口控

27、制這兩個(gè)引腳即可，A、B分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端。MAX485的引腳結(jié)構(gòu)圖如圖4-1所示。圖4-1 MAX485的引腳圖4.2.2基于MAX485芯片的電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用3片MAX485芯片實(shí)現(xiàn)3路與上位機(jī)串口通訊，其電路連接圖如圖4-2所示。其中DI和RO分別連接到單片機(jī)的P3.0和P3.1管腳，DE與RE短接，并用單片機(jī)的P32腳控制其收發(fā)。圖4-2 通訊接口電路4.3 RS485實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信在由單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)串行通信系統(tǒng)中，一般采用主從式結(jié)構(gòu)，由主機(jī)控制各個(gè)從機(jī)發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，本次設(shè)計(jì)用PC機(jī)作為主機(jī)，各單片機(jī)從機(jī)之間不能相互通信，因?yàn)镽S485是半雙工工作方式，所以單片機(jī)與主機(jī)通

28、信順序進(jìn)行。各個(gè)單片機(jī)通過Max485的AB線分別總AB線上，當(dāng)距離大于500米時(shí)，在兩邊分別匹配120歐左右的電阻，消除由于不匹配在線路上產(chǎn)生的信號(hào)反射，采用RS485構(gòu)成的多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)如圖4-3所示。圖4-3采用RS485構(gòu)成(guchng)的多級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)圖5 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)(shj)5.1下位(xi wi)機(jī)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)（見附錄1）5.2上位機(jī)Visual Basic 程序設(shè)計(jì)（見附錄2）Visual Basic 是一款強(qiáng)大的編程軟件，用戶可以自定義界面，通過引用控件以及編寫相對(duì)應(yīng)的程序，可以得到相應(yīng)的畫面，本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程液位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以將單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到V

29、B界面顯示，其效果圖如圖5-1所示。圖5-1 VB監(jiān)測(cè)(jin c)畫面該圖由實(shí)時(shí)液位數(shù)據(jù)顯示框及實(shí)時(shí)曲線顯示框構(gòu)成，通過選擇電腦端相應(yīng)的com口系統(tǒng)便可以開始工作，各工作站開始采集液位，每個(gè)工作站配有相對(duì)應(yīng)的上下限越限報(bào)警，用戶可以根據(jù)需要自行設(shè)定其范圍，倘若實(shí)時(shí)液位在正常范圍內(nèi)波動(dòng)，則指示燈提示(tsh)為綠燈閃爍，如果超出用戶設(shè)定的數(shù)據(jù)范圍，則指示燈提示為紅燈閃爍。實(shí)時(shí)液位曲線框有各個(gè)按鈕選擇，方便用戶操作，其中一號(hào)站、二號(hào)站、三號(hào)站選項(xiàng)分別表示顯示該路的液位曲線，而全部監(jiān)控則表示同時(shí)顯示三路液位曲線。如果需要清除當(dāng)前頁(yè)面，可以點(diǎn)擊頁(yè)面清除按鈕實(shí)現(xiàn)，按下退出按鈕可以退出整個(gè)系統(tǒng)。為了達(dá)到

30、實(shí)時(shí)監(jiān)控，該系統(tǒng)還提供了標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，方便了解當(dāng)前時(shí)間。該系統(tǒng)界面美觀大方，提供(tgng)了簡(jiǎn)潔易懂、形象直觀、具有人性化的監(jiān)測(cè)界面，完全可以投入生產(chǎn)使用。6 系統(tǒng)調(diào)試6.1系統(tǒng)硬件調(diào)試本次設(shè)計(jì)的硬件焊接采用銅板腐蝕與萬(wàn)用板布板方式，單片機(jī)模塊電路采用Protel99se按照原理圖繪制PCB圖，銅板經(jīng)過轉(zhuǎn)印、腐蝕、熨燙、上松香等多級(jí)工藝流程后焊接相應(yīng)芯片制作而成，而MAX485電路模塊設(shè)計(jì)則采用萬(wàn)用版自主布線焊接，其他一些系統(tǒng)硬件如模擬供水水池、支撐架等都是純手工制作，系統(tǒng)經(jīng)過多次細(xì)心排版最終連接成型。首先在斷電(dun din)情況下檢查各個(gè)電路板的焊接情況，用萬(wàn)用表的通斷檔位測(cè)試焊接處是否有

31、短路或者開路，短路則萬(wàn)用表響聲，開路則有可能是虛焊，多次對(duì)照原理圖檢查各個(gè)線路以確保線路不被燒壞。其次上電檢查，按下各個(gè)模塊電源開關(guān)，逐個(gè)用萬(wàn)用表的電壓檔測(cè)試電源口是否有電壓，有則表示上電成功。檢查各個(gè)指示燈是否完好，萬(wàn)用表調(diào)到通斷檔進(jìn)行測(cè)試，紅筆對(duì)應(yīng)燈的正端，黑筆對(duì)應(yīng)負(fù)端，燈亮則表示正常。在各個(gè)模塊的連接上，采用同統(tǒng)一布線，方便調(diào)試檢查，而且固定好，防止松動(dòng)。為了增強(qiáng)本次設(shè)計(jì)的演示效果，還特意增加了控制模塊，主要采用微型泵，微型繼電器和微型電磁閥為主要器件，微型泵通過繼電器控制其通斷，而繼電器的使能口則用單片機(jī)的P33進(jìn)行控制，P33為低電平則泵工作，電磁閥主要作為(zuwi)用戶模擬用水使

32、用，用單片機(jī)P34口控制，當(dāng)按下按鈕觸發(fā)使P34為低電平，電磁閥打開，表示用戶用水。此部分設(shè)計(jì)為擴(kuò)展功能，不列在本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之中，故沒有作詳細(xì)介紹。6.2系統(tǒng)軟件(x tn run jin)調(diào)試首先為各個(gè)模塊編寫相應(yīng)程序，用Keil uVision4編譯通過，然后用STC_ISP_V486下載程序到單片機(jī)內(nèi)，這里注意選好對(duì)應(yīng)的com口以及波特率等相應(yīng)參數(shù)，上電成功后，對(duì)D3B口吹氣，觀察串口輸出數(shù)據(jù)的變化，如有浮動(dòng)則說明采樣成功，相應(yīng)的電壓值會(huì)在LCD1602液晶屏上做相應(yīng)變化。在單片機(jī)與上位機(jī)的串口通信中，VB界面有數(shù)據(jù)的顯示，并且有相應(yīng)的變化曲線，VB提供友好監(jiān)測(cè)界面，設(shè)有開始和關(guān)閉

33、按鈕，還有com口的選擇。軟件設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也是個(gè)難點(diǎn)，特別是VB界面的設(shè)計(jì)，由于之前沒有學(xué)過Visual Basic語(yǔ)言，都是從頭開始自學(xué)的，雖然語(yǔ)言上是完全不同于C語(yǔ)言的，但是其設(shè)計(jì)思路是共通的，所以用起來也很容易上手，現(xiàn)已基本掌握其用法。7 結(jié) 語(yǔ) 在本次設(shè)計(jì)中，從查閱資料到硬件制作，再到軟件編程調(diào)試的整個(gè)過程中，我深切的體會(huì)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的不易性與重要性。所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程液位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已基本完成各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程采集數(shù)據(jù)顯示并以曲線形式描繪出來，而且當(dāng)數(shù)據(jù)值超過一定數(shù)值范圍時(shí)發(fā)出越限警報(bào)，本系統(tǒng)的制作涉及到數(shù)字電路、模擬電路等多方面知識(shí)的應(yīng)用，不僅擴(kuò)大了我的

34、知識(shí)面，而且很大程度上提升了我的動(dòng)手制作能力，同時(shí)也讓我深切感受到畢業(yè)設(shè)計(jì)的樂趣。通過本次設(shè)計(jì)也讓我發(fā)現(xiàn)自身很多不足之處，在今后的學(xué)習(xí)生活中加以改正，在學(xué)習(xí)中不斷進(jìn)取，不畏艱難，盡自己最大的努力報(bào)效祖國(guó)。參考文獻(xiàn) 1韋衛(wèi)星(wixng)：IBMPC機(jī)與MCS51單片機(jī)的多機(jī)通信廣西民族學(xué)院學(xué)報(bào)(xubo)(自然科學(xué)版),1995年.2韋衛(wèi)星：微機(jī)串行通信波特率的設(shè)置(shzh)廣西物理，1996年.3韋衛(wèi)星：IBMPC機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及其應(yīng)用J.廣西民族學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1996年.4王東鋒，王會(huì)良，董冠強(qiáng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用100例，電子工業(yè)出版社，2010年.5李全利：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及接

35、口技術(shù)，高等教育出版社，2009年.6湯春林：Visual Basic 6.0程序設(shè)計(jì)，人民郵電出版社，2007年.致 謝此次設(shè)計(jì)的完成，離不開韋衛(wèi)星老師的精心指導(dǎo)，他淵博(yunb)的知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)使我的設(shè)計(jì)能夠順利的完成，他的諄諄教導(dǎo)使我養(yǎng)成了良好的思維習(xí)慣，在此我要向他表示最衷心的感謝。從設(shè)計(jì)的方方面面，甚至到文章結(jié)構(gòu)，韋老師都給了我具體的指導(dǎo)和幫助，他雖然很忙，但仍然堅(jiān)持給我答疑。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)求實(shí)的精神感染我、啟迪我，使我在完成學(xué)業(yè)的同時(shí)，也學(xué)會(huì)了做人和做事的基本原則，在此，謹(jǐn)向尊敬的韋老師表示衷心的感謝和誠(chéng)摯的敬意。衷心感謝在我大學(xué)四年，一直教育我陪伴(pibn)我成

36、長(zhǎng)的各位領(lǐng)導(dǎo)和老師，你們無(wú)私的教育讓我的大學(xué)生活富有意義。還有非常感謝11通信01班的同學(xué)在學(xué)習(xí)(xux)和生活上給予的支持和幫助！再次衷心地感謝給予我?guī)椭?、關(guān)懷和鼓勵(lì)的所有人士和單位!附 錄附錄1#includereg52.h#includedelay.h#includelcd1602.h#include adc.h#include math.h#include stdio.h#include USART.csbit LED=P37;sbit Di=P36;bit set=1;float temp=0.203;/液位校準(zhǔn)(jio zhn)值unsigned char dtbuf20;void

37、 main() float d=0.0,tp; LCD1602_Init(); ADC_Init(); USART_Init(); delay_ms(500); LCD1602_PutString(1,1, Welcome ); delay_ms(100); while(1) tp=STC_AD_Average(0); /電壓轉(zhuǎn)換成液位高度(god) temp參數(shù)需修正 tp=tp*temp; sprintf(char *)dtbuf,yeweiA: %.3fM ,tp); LCD1602_PutString(1,2,dtbuf);/1602顯示(xinsh) if(tp0.400) Di=0

38、;/設(shè)置報(bào)警界限 else Di=1; if(UART_buff=A) /收到上位機(jī)發(fā)送字符“A”時(shí)就上傳數(shù)據(jù) UART_buff=z; sprintf(char *)dtbuf,#A-%.3f*,tp); USART_SendString(dtbuf); delay_ms(100); LED=!LED; 附錄2Dim yihao As Single 液位值Dim erhao As SingleDim sanhao As SingleDim yi(320) As Single 記錄(jl)值Dim er(320) As SingleDim san(320) As SingleDim jishu

39、1 As Integer 計(jì)數(shù)值(shz)Dim jishu2 As IntegerDim jishu3 As IntegerDim flag1 As Integer 標(biāo)記(bioj)值哪路數(shù)據(jù)Dim flag2 As IntegerDim flag3 As IntegerDim a(5) As IntegerDim b(5) As IntegerDim c(5) As IntegerDim d(5) As IntegerDim path1 As String 路徑Dim path2 As StringDim path3 As StringDim max1 As Single 記錄界限值Dim

40、 max2 As SingleDim max3 As SingleDim min1 As SingleDim min2 As SingleDim min3 As SingleDim flag As Integer 標(biāo)記是否有數(shù)據(jù)Dim zhanhao As String 站號(hào)Dim yewei As String 液位Dim buf As String 緩存Private Function rocessing(temp As String) 收完一幀數(shù)據(jù)(shj)后處理函數(shù)MSComm1.PortOpen = False 關(guān)閉(gunb)串口Timer1 = False 關(guān)閉(gunb)定時(shí)器

41、一 不發(fā)送指令zhanhao = Mid(temp, 2, 1) 獲取標(biāo)記（為字符數(shù)據(jù)）yewei = Mid(temp, (InStr(temp, -) + 1), (InStr(temp, *) - InStr(temp, -) - 1) 獲得液位數(shù)據(jù)（為字符數(shù)據(jù)）Select Case zhanhaoCase A 如果站號(hào)標(biāo)記為 A 執(zhí)行yihao = Val(yewei) 把站號(hào)液位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為數(shù)值型數(shù)據(jù)Text1.Text = yewei 顯示yi(jishu1) = yihaojishu1 = jishu1 + 1If jishu1 130 Then X軸畫130個(gè)點(diǎn)jishu1 =

42、1End IfIf flag1 = 1 Thena(1) = c(1)b(1) = d(1)c(1) = jishu1 * 5 每隔5個(gè)單位畫一條線d(1) = yi(jishu1 - 1) / 0.5 * 105If c(1) = a(1) ThenPicture2.Line (a(1), b(1)-(c(1), d(1), vbRed 畫線End IfEnd IfCase Berhao = Val(yewei)Text2.Text = yeweier(jishu2) = erhaojishu2 = jishu2 + 1If jishu2 130 Thenjishu2 = 1End IfIf

43、 flag2 = 1 Thena(2) = c(2)b(2) = d(2)c(2) = jishu2 * 5d(2) = er(jishu2 - 1) / 0.5 * 105If c(2) = a(2) ThenPicture2.Line (a(2), b(2)-(c(2), d(2), vbGreenEnd IfEnd IfCase Csanhao = Val(yewei)Text3.Text = yeweisan(jishu3) = sanhaojishu3 = jishu3 + 1If jishu3 130 Thenjishu3 = 1End IfIf flag3 = 1 Thena(3

44、) = c(3)b(3) = d(3)c(3) = jishu3 * 5d(3) = san(jishu3 - 1) / 0.5 * 105If c(3) = a(3) ThenPicture2.Line (a(3), b(3)-(c(3), d(3), vbBlueEnd IfEnd IfEnd Selectbuf = MSComm1.PortOpen = TrueTimer1 = TrueEnd FunctionPrivate Sub Combo1_Click() 選擇(xunz)COM口 Select Case Combo1.ListIndex Case 0 選擇(xunz)COM1 M

45、SComm1.CommPort = 1 Case 1 選擇(xunz)COM2 MSComm1.CommPort = 2 Case 2 選擇COM3 MSComm1.CommPort = 3 Case 3 選擇COM4 MSComm1.CommPort = 4 Case 4 選擇COM5 MSComm1.CommPort = 5 Case 5 選擇COM6 MSComm1.CommPort = 6 Case 6 選擇COM7 MSComm1.CommPort = 7 Case 7 選擇COM8 MSComm1.CommPort = 8 Case 8 選擇COM9 MSComm1.CommPor

46、t = 9 Case 9 選擇COM10 MSComm1.CommPort = 10 End SelectMSComm1.PortOpen = TrueTimer1 = TrueEnd SubPrivate Sub Command1_Click() 只顯示一號(hào)站數(shù)據(jù)flag1 = 1flag2 = 0flag3 = 0End SubPrivate Sub Command2_Click() 只顯示二號(hào)站數(shù)據(jù)flag1 = 0flag2 = 1flag3 = 0End SubPrivate Sub Command3_Click() 只顯示三號(hào)(sn ho)站數(shù)據(jù)flag1 = 0flag2 = 0

47、flag3 = 1End SubPrivate Sub Command4_Click() 全部(qunb)顯示flag1 = 1flag2 = 1flag3 = 1End SubPrivate Sub Command5_Click() 清除功能(gngnng)按鍵Picture2.ClsCall drawa(1) = 0c(1) = 0a(2) = 0c(2) = 0a(3) = 0c(3) = 0jishu1 = 0jishu2 = 0jishu3 = 0End SubPrivate Sub Command6_Click()EndEnd SubPrivate Sub Form_Load()M

48、SComm1.CommPort = 1 設(shè)置(shzh)端口號(hào)MSComm1.Settings = 9600,n,8,1 數(shù)據(jù)格式 設(shè)置(shzh)波特率 ,校驗(yàn)位,數(shù)據(jù)位,停止位MSComm1.InBufferSize = 512 輸入(shr)緩存區(qū)大小MSComm1.InBufferCount = 0 當(dāng)前接收緩沖區(qū)接收到的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度MSComm1.OutBufferCount = 0 當(dāng)前發(fā)送緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度MSComm1.RThreshold = 1 通過該屬性設(shè)置產(chǎn)生OnComm事件(接收時(shí)產(chǎn)生)的閥值,若MSComm1.RThreshold:=0,不產(chǎn)生OnComm事件,若MS

49、Comm1.RThreshold:=5,接收緩沖區(qū)每收到5字節(jié)時(shí),則產(chǎn)生OnComm事件MSComm1.PortOpen = True 打開端口Timer1 = Falseflag = 0yihao = 0erhao = 0sanhao = 0Text4.Text = 0.400 初始化界限Text5.Text = 0.300Text6.Text = 0.400Text7.Text = 0.300Text8.Text = 0.400Text9.Text = 0.300Command1.BackColor = vbRedCommand2.BackColor = vbGreenCommand3.B

50、ackColor = vbBlueflag1 = 1flag2 = 1flag3 = 1End SubPrivate Sub MSComm1_OnComm()Dim s As IntegerSelect Case MSComm1.CommEventCase comEvReceive 接收(jishu)事件buf = buf & Trim(MSComm1.Input)s = InStr(buf, *) 收到結(jié)束(jish)標(biāo)志If s 0 Thenrocessing (buf)End IfEnd SelectEnd SubPrivate Sub Text4_Change() 取得(qd)界限值m

51、ax1 = Val(Text4.Text)End SubPrivate Sub Text5_Change() 取得界限值min1 = Val(Text5.Text)End SubPrivate Sub Text6_Change() 取得界限值max2 = Val(Text6.Text)End SubPrivate Sub Text7_Change() 取得界限值min2 = Val(Text7.Text)End SubPrivate Sub Text8_Change() 取得界限值max3 = Val(Text8.Text)End SubPrivate Sub Text9_Change() 取

52、得界限值min3 = Val(Text9.Text)End SubPrivate Sub Timer1_Timer() 定時(shí)(dn sh)發(fā)送指令flag = flag + 1If (flag 3) Or (flag = max1) Or (yihao = max1 Then CreateObject(SAPI.SpVoice).Speak 一號(hào)站液位過高 聲音提示 End If If yihao = max2) Or (erhao = max2 Then CreateObject(SAPI.SpVoice).Speak 二號(hào)站液位過高 End If If erhao = max3) Or (sanhao = max3 Then CreateObject(SAPI.SpVoice).Speak 三號(hào)(sn ho)站液位過高 End If If sanhao = min3 Then CreateObject(SAPI.SpVoice).Speak 三號(hào)(sn ho)站液位過低 End If If path3 = F:液位監(jiān)控(jin kn)白.jpg Then path3 =