畢業(yè)論文---水位遙測(cè)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 研究的目的和意義</p><p>　　在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，水在人們正常生活和生產(chǎn)中起著越來(lái)越重要的作用。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來(lái)極大的不便，重則可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及損失。因此給水工程往往成為高層建筑或工礦企業(yè)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。任何時(shí)候都能提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、合

2、格的水質(zhì)是對(duì)給水系統(tǒng)提出的基本要求。就目前而言，多數(shù)工業(yè)、生活供水系統(tǒng)都采用水塔、層頂水箱等作為基本儲(chǔ)水設(shè)備，由一級(jí)或二級(jí)水泵從地下市政水管補(bǔ)給[1]。因此，如何建立一個(gè)可靠安全、又易于維護(hù)的給水系統(tǒng)是值得我們研究的課題。</p><p>　　水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)屬于應(yīng)用現(xiàn)代遙測(cè)、通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)，是完成江河流域降雨量、蒸發(fā)量、河流湖泊水位、海洋潮位、流量（流速）、風(fēng)向風(fēng)速、水質(zhì)、閘壩的閘門開度、滲壓、土壤墑情等數(shù)據(jù)

3、的實(shí)時(shí)采集、報(bào)送和處理應(yīng)用的信息系統(tǒng)，屬于非工程性防洪措施[2]。它能將某一流域或區(qū)域內(nèi)的水文氣象、水資源信息在短時(shí)間內(nèi)傳遞至決策機(jī)構(gòu)，以便進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)和水資源優(yōu)化調(diào)度，減少水害損失，提高水資源的利用率，可以產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)多用在重點(diǎn)防洪地區(qū)及大型水利工程上，特別是在流域性、區(qū)域性的水位數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理、 應(yīng)用的自動(dòng)化方面起到了積極作用。</p>

4、<p>　　水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)包括三種工作制式：自報(bào)式、查詢應(yīng)答式 和混合式。</p><p>　　（1）自報(bào)式工作制式：在遙測(cè)站設(shè)備控制下每當(dāng)被測(cè)參數(shù)發(fā)生一個(gè)規(guī)定的增 減量變化或按設(shè)定的時(shí)間間隔，即向中心站發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)，接收端的數(shù)據(jù)接收設(shè)備始終處于值守狀態(tài)。現(xiàn)在已經(jīng)對(duì)傳統(tǒng)的自報(bào)式工作制式進(jìn)行了改進(jìn)，使自報(bào)式工作制式有了較大發(fā)展。改進(jìn)后自報(bào)式也是雙向通信方式，不是過(guò)去的純單向工作方式。在遙測(cè)站設(shè)備

5、控制下每當(dāng)被測(cè)參數(shù)發(fā)生一個(gè)規(guī)定的增減量變化或按設(shè)定的時(shí)間間隔，即向中心站發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)，中心站收到數(shù)據(jù)后，給遙測(cè)站發(fā)送“確認(rèn)”信息，告知遙測(cè)站這組數(shù)據(jù)接收正確或是接收錯(cuò)誤。自報(bào)式只有采用“確認(rèn)”機(jī)制，才可以實(shí)現(xiàn)雙信道的自動(dòng)切換。</p><p>　　（2）查詢應(yīng)答式：由中心站自動(dòng)定時(shí)巡測(cè)或隨機(jī)呼叫遙測(cè)站，遙測(cè)站響應(yīng)中心站的查詢指令，將所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給中心站。定時(shí)自動(dòng)巡測(cè)的時(shí)間間隔可根據(jù)數(shù)據(jù)處理和預(yù)報(bào)作業(yè)的需要

6、確定。</p><p>　?。?）混合式：系統(tǒng)兼容自報(bào)式和查詢—應(yīng)答式兩種工作制式。 現(xiàn)在被廣泛運(yùn)用。特別是采用公網(wǎng)組網(wǎng)（包括VSAT）的水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，為了保證數(shù)據(jù)的時(shí)效性，又節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，采用混合式工作制式組 網(wǎng)比較合理。在汛情不緊張、數(shù)據(jù)量小的時(shí)間段內(nèi)用查詢—應(yīng)答式；當(dāng)出現(xiàn)暴雨或水位變化較快時(shí)以自報(bào)方式加報(bào)。</p><p>　　隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展,遙測(cè)及遙控技術(shù)已經(jīng)深入人們的

7、生活與工作當(dāng)中,在工業(yè)與生活中水位的測(cè)量與控制是經(jīng)常要測(cè)控的一個(gè)因素。儀器自動(dòng)一體化，短距離無(wú)線抄表技術(shù)已經(jīng)成為下一代無(wú)線技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要分支。應(yīng)此勢(shì)要求，本設(shè)計(jì)就以一水位遙測(cè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)于無(wú)線技術(shù)的研究只是作個(gè)拋磚引玉。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外水位測(cè)量的發(fā)展</p><p>　　我國(guó)的水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)從70年代末起步，在浙江省浦陽(yáng)江流域首先應(yīng)用。80年代初期為引進(jìn)階段

8、，先后在淮河王家壩區(qū)間、長(zhǎng)江流域漢江丹江口水庫(kù)、黃河的三門峽至花園口建成進(jìn)口設(shè)備的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。1985年以后為國(guó)產(chǎn)設(shè)備研制、定型階段，有淮河正陽(yáng)關(guān)以上流域水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、黃河流域陸渾小區(qū)自報(bào)式水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、長(zhǎng)江流域漢江的黃龍灘水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)等[3]。90年代后為推廣應(yīng)用階段。</p><p>　　從上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)運(yùn)用于各行各業(yè)，人們對(duì)信息傳遞的要求越

9、來(lái)越高，尤其是在水文監(jiān)測(cè)方面。以長(zhǎng)江上游為例，該區(qū)域以山區(qū)性河流為主，有三大暴雨中心，災(zāi)害性洪水較多。測(cè)報(bào)系統(tǒng)除了為國(guó)家防總、重慶市防汛辦、長(zhǎng)江防總、三峽工程及沿江省、地、市的46個(gè)防汛部門提供水情信息外，還為航運(yùn)、航道、供水、港務(wù)、碼頭等70余個(gè)企事業(yè)單位提供水情服務(wù)。在這些大量的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)任務(wù)中，原始數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸并匯總上報(bào)是一大難題。為了提高水文監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的實(shí)時(shí)性、可靠性，采用先進(jìn)科技手段對(duì)現(xiàn)有水文監(jiān)測(cè)管理進(jìn)行系統(tǒng)改造已勢(shì)在必行。&

10、lt;/p><p>　　根據(jù)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)模和性質(zhì)的不同，可將其分為水文自動(dòng)測(cè)報(bào)基本系統(tǒng)和水文自動(dòng)測(cè)報(bào)網(wǎng)兩部分。水文自動(dòng)測(cè)報(bào)基本系統(tǒng)由中心站、遙測(cè)站（包括監(jiān)測(cè)站）、通信系統(tǒng)（包括中繼站）組成[4]。水位自動(dòng)測(cè)報(bào)網(wǎng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口和各種信道，把若干個(gè)基本系統(tǒng)連接起來(lái)，組成進(jìn)行數(shù)據(jù)交換共享的水文自動(dòng)測(cè)報(bào)網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　1.3 水位測(cè)量的優(yōu)缺點(diǎn)</p><

11、p>　　水位控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。而以往水位的檢測(cè)是由人工完成的，值班人員全天候地對(duì)水位的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用有線電話及時(shí)把水位變化情況報(bào)知主控室。然后主控室再開動(dòng)電機(jī)進(jìn)行給排水。很顯然上述重復(fù)性的工作無(wú)論從人員、時(shí)間和資金上都將造成很大的浪費(fèi)。同時(shí)也容易出差錯(cuò)。因此急需一種能自動(dòng)檢測(cè)水位，并根據(jù)水位變化的情況自動(dòng)調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>

12、;　　水塔很高，水位高低位不便于觀察，水多會(huì)溢出來(lái)，可用以下方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，改進(jìn)供水裝置就能實(shí)現(xiàn)供水自動(dòng)化，供水系統(tǒng)中的水塔和高位水池等設(shè)備由于所處地勢(shì)高，上下極為不便，有時(shí)水即將用完也不知道，造成需用水時(shí)卻無(wú)水可用的情況。此外，在向池中注入水的過(guò)程中，由于不知道水位的情況，也就無(wú)法控制注水量的多少，這會(huì)嚴(yán)重影響正常的工作效率。為此需要對(duì)水位進(jìn)行自動(dòng)顯示、監(jiān)測(cè)和報(bào)警。傳統(tǒng)的水位檢測(cè)系統(tǒng)一般通過(guò)有線方式與監(jiān)控中心取得聯(lián)系，這種方式不但

13、維護(hù)起來(lái)困難，而且在很大程度上限制了其在時(shí)空上的拓展性[5]。</p><p>　　1.4 課題的主要工作</p><p>　　本研究的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一種利用單片機(jī)的無(wú)線測(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)。不需要架設(shè)電纜，而且可以實(shí)現(xiàn)水位的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制和遙測(cè)[6]。采用無(wú)線傳輸模塊與單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)則能夠解決以上的問(wèn)題。通過(guò)單片機(jī)可以很方便的實(shí)現(xiàn)水位的顯示功能，還可以通過(guò)這種無(wú)線通信的方式以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端

14、監(jiān)控和報(bào)警的功能。</p><p>　　此外,這次設(shè)計(jì)還有以下任務(wù):</p><p>　?。?）通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加深對(duì)單片機(jī)理論方面的理解。</p><p>　?。?）掌握單片機(jī)的內(nèi)部模塊的應(yīng)用，如中斷、控制、I/O口、串行口通訊等。</p><p>　?。?）了解和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、方法及實(shí)現(xiàn)，為以后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)單片器應(yīng)用

15、系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。</p><p>　?。?）通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，了解必須提交的各項(xiàng)工程文件，也達(dá)到鞏固、充實(shí)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的目的。</p><p>　　2 水位遙測(cè)自控裝置的設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　水位遙測(cè)自控裝置從功能上看需要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)：水位的測(cè)量，水位信息的遠(yuǎn)程傳輸，

16、水位的自動(dòng)控制。系統(tǒng)由水位測(cè)量模塊、無(wú)線發(fā)送接收模塊、微控制器模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、閥門控制模塊和鍵盤模塊組成，總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 水位遙測(cè)自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　水位測(cè)量模塊測(cè)量出水位信息，由微控制器將水位信息寫入無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送裝置，無(wú)線數(shù)據(jù)接收裝置接收到的水位信息通過(guò)微控制器進(jìn)行顯示，當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)超過(guò)警戒水位的上限或低于警戒水位

17、的下線時(shí)，微控制器控制報(bào)警模塊及閥門控制模塊進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路</p><p>　　水位遙測(cè)自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的選擇主要包括兩方面：水位測(cè)量方案的選擇和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方案的選擇。</p><p>　　2.2.1 水位測(cè)量方案</p><p><b>　　方案1：壓力傳感器</b>&

18、lt;/p><p>　　壓力傳感器測(cè)量水位原理：不同的水位產(chǎn)生凈水壓強(qiáng)是不同的，測(cè)量出水壓，就可以計(jì)算出水位值。一般選擇輸出信號(hào)為4~20mA。</p><p>　　水質(zhì)對(duì)采集精度的影響：投入壓力傳感器是通過(guò)測(cè)量水的靜壓力來(lái)間接的測(cè)量水位，其基準(zhǔn)是以凈水壓力來(lái)核算的，在多泥沙的水質(zhì)中，必須考慮水質(zhì)對(duì)水位值的影響，一般要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定一個(gè)水質(zhì)系數(shù)進(jìn)行彌補(bǔ)[7]。</p><

19、p>　　實(shí)際水位值=測(cè)量水位值*水質(zhì)系數(shù)（水質(zhì)系數(shù)小于等于1） （式 2.1）</p><p><b>　　方案2：電容傳感器</b></p><p>　　運(yùn)用兩根一端封閉的導(dǎo)線，將距離固定制作成簡(jiǎn)單的平行板電容器即電容傳感器。水位的變化直接影響導(dǎo)線間的介質(zhì)多少變化，從而引起電容值的變化。</p><p>　　一般，電容的計(jì)算公式如式

20、2.2。</p><p>　　C=Q/U （式 2.2）</p><p>　　平行板電容器的電容：理論和實(shí)驗(yàn)表明，平行板電容器的電容C跟介電常數(shù)ε成正比，跟正對(duì)面積成反比，跟極板間的距離d成反比，有式2.3。</p><p>　　C=εS/4πkd （式 2.3）</p

21、><p>　　式2.3中：k為靜電力常量，介電常數(shù)ε由兩極板之間介質(zhì)決定，圓周率π＝3.1415926。</p><p>　　方案2與方案1比較：一般工農(nóng)業(yè)上進(jìn)行水位測(cè)試的裝置多采用方案1的壓力傳感器，然而對(duì)于本次的設(shè)計(jì)，方案2的電容傳感器相比之下更經(jīng)濟(jì)，可操作性更強(qiáng)，更能達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)模擬的目的，因此傳感器采用方案2。</p><p>　　為提高水位測(cè)量的精度，一般要對(duì)數(shù)據(jù)

22、進(jìn)行濾波，水位測(cè)量裝置常用的濾波算法有：</p><p>　?。?）取平均值：同時(shí)采集多個(gè)值，取其平均值作為實(shí)際的數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）一階滯后濾波法 ：一般取a=0~1。</p><p>　　本次濾波結(jié)果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果 （式2.4）</p><p>　　2.2.2 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方案<

23、/p><p>　　方案1： GSM無(wú)線短信芯片</p><p>　　GSM無(wú)線短信模塊G100A是由北京捷麥公司推出的，該模塊采用全SMT組裝，工藝先進(jìn)、可靠性高，工作電壓范圍為5～15 v[8]。其內(nèi)置的德國(guó)西門子公司GSM模塊TC35使得模塊操作簡(jiǎn)單，無(wú)須學(xué)習(xí)復(fù)雜的GSM模塊AT指令集。G100A的串口具有TTL、RS232和RS485半雙工三種形式，標(biāo)準(zhǔn)配置為RS232。</p&g

24、t;<p>　　采用GSM模塊與單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)的并行I／0口可以很方便的實(shí)現(xiàn)水位的顯示功能。現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，采用GSM模塊時(shí)，就可以通過(guò)一種無(wú)線通信的方式以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端監(jiān)控和報(bào)警的功能。</p><p>　　方案2：無(wú)線收發(fā)器nRF905</p><p>　　NRF905無(wú)線收發(fā)器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段，由一個(gè)

25、完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成，可以通過(guò)一種無(wú)線通信的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端監(jiān)控和報(bào)警的功能[9]。單片的NRF905可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線接收和發(fā)送功能，它具有低功耗ShockBurst模式，工作電源電壓范圍1.9-3.6V。NRF905無(wú)線收發(fā)器用戶無(wú)需另外組網(wǎng)，為客戶節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用。</p><p>　　方案2與方案1比較：方案1的GSM模塊受到網(wǎng)

26、絡(luò)信號(hào)的限制，對(duì)于一些信號(hào)強(qiáng)度較弱的區(qū)域，同時(shí)受到通信協(xié)議等各方面因素的限制，無(wú)法保證正常工作。方案2的nRF905模塊更方便應(yīng)用于本次設(shè)計(jì)，因此本設(shè)計(jì)無(wú)線傳輸方案選擇方案2。</p><p>　　3 水位遙測(cè)自控裝置硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用MC9S08AW60單片機(jī)為核心的智能控制器系統(tǒng)的硬件接口電路包括：控制器實(shí)時(shí)時(shí)鐘接口電路、水位測(cè)量電路、無(wú)線傳輸接口電路、

27、報(bào)警電路、顯示接口電路以及繼電器輸出接口電路等。其中MC9S08AW60為核心控制器件，水位測(cè)量運(yùn)用電容傳感器及555頻率計(jì)算器組成，無(wú)線傳輸運(yùn)用NRF905模塊，數(shù)碼管為顯示器件，繼電器為控制器件[10]。下面將對(duì)各個(gè)電路與其核心器件的工作原理做詳細(xì)介紹。</p><p>　　3.1 單片機(jī)的概述</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用的是MC9S08AW60單片機(jī)，它是一個(gè)低成本、高性能 8

28、 位微處理器單元（MCUs）HCS08 家族中的成員。家族中所有的 MCUs 使用增強(qiáng)型HCS08 核，且使用不同的模塊，存儲(chǔ)大小，存儲(chǔ)器類型和封裝類型。本設(shè)計(jì)所使用的MC9S08AW60為44引腳的低輪廓四方扁平封裝（LQFP）如圖3.1。</p><p>　　圖3.1 MC9S08AW60 44腳LQFP封裝圖</p><p>　　3.1.1 MC9S08AW60單片機(jī)功能描述<

29、;/p><p>　　MC9S08AW60單片機(jī)引腳圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 MC9S08AW60 引腳圖</p><p>　　MC9S08AW60單片機(jī)具有8位 HCS08中央處理單元（CPU），40 MHz的HCS08的CPU（中央處理單元），20MHz的內(nèi)部總線頻率。HC08指令子集增加了BGND指令，單線后臺(tái)調(diào)試模式接口，允許單一的斷點(diǎn)設(shè)置

30、在線調(diào)試（在片內(nèi)調(diào)試模塊加了多于兩個(gè)的斷點(diǎn)），在線仿真（ICE）帶有兩個(gè)比較器（在BDM中要加一），9個(gè)觸發(fā)模式以及片內(nèi)總線捕獲緩沖區(qū)。</p><p>　　3.1.2 水位遙測(cè)單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)接口電路如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 單片機(jī)接口電路</p><p>　　單片機(jī)的各IO口接線簡(jiǎn)介：

31、</p><p>　　PA0連接555定時(shí)器控制信號(hào)。PF0連接555定時(shí)器的輸出信號(hào)。</p><p>　　PC4連接SMS0501顯示模塊的時(shí)鐘信號(hào)，PC5連接SMS0501顯示模塊的數(shù)據(jù)輸入端口，PG3連接SMS0501顯示模塊的背光控制。</p><p>　　PB1 ,PB2分別連接雙路繼電器來(lái)控制閥門的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。</p><p>

32、　　PA1 ,PE2-PE7 ,PD0-PD3分別與無(wú)線收發(fā)模塊NRF905的各引腳相連。</p><p>　　3.2 水位測(cè)量電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　水位測(cè)量電路由簡(jiǎn)單的電容傳感器和ICM7555定時(shí)器構(gòu)成。</p><p><b>　　3.2.1工作原理</b></p><p>　　當(dāng)水位變化時(shí)，電容傳感器

33、的電容值發(fā)生變化，電容傳感器的電容變化輸入ICM7555定時(shí)器電路，ICM7555輸出相應(yīng)的頻率。電容傳感器的電容值與ICM7555輸出頻率值的轉(zhuǎn)換關(guān)系如式3.1。</p><p><b>　?。ㄊ?3.1）</b></p><p>　　3.2.2水位測(cè)量電路</p><p>　　圖3.4 水位測(cè)量電路原理圖</p><p&

34、gt;　　通過(guò)三極管Q6來(lái)控制ICM7555的電源供給，使單片機(jī)能自由控制其頻率的輸出，更有利于對(duì)頻率的測(cè)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制。其中R26為三極管Q6基極的限流電阻。為了盡量的減小輸入干擾及其保護(hù)ICM7555，則在輸入端串接電容C23和C24。</p><p>　　3.3 無(wú)線傳輸模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 NRF905工作原理</p><p>

35、　　nRF905是單片工作在433/868/915MHZ頻段的無(wú)線收發(fā)器，由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體振蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成[11]。ShockBurst工作模式的特點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC。可以很容易通過(guò)SPI接口進(jìn)行編程配置。電流消耗很低，在發(fā)射功率為-10Bm時(shí)，發(fā)射電流為11mA，接收電流為12.5mA。進(jìn)入POWERDOWN模式可以很容易實(shí)現(xiàn)節(jié)電。</p><

36、p>　　快速參考數(shù)據(jù)如表3.1。</p><p>　　表3.1 nRF905快速參考數(shù)據(jù)</p><p>　　3.3.2 NRF905電氣特性</p><p>　　nRF905 32L QFN 5*5封裝管腳分布圖如圖3.5：</p><p>　　圖3.5 nRF905 32L QFN 5*5封裝管腳分布圖</p><

37、;p>　　nRF905的電氣特性如下：</p><p>　　（1）輸出頻率4MHZ，外部時(shí)鐘腳負(fù)載為5pf，晶體為4MHZ</p><p>　　（2）晶體為4MHZ</p><p>　?。?）POWERDOWN 模式時(shí)SPI 時(shí)鐘為1MHZ</p><p>　?。?）工作在433/868/915MHZ的ISM頻段</p>

38、<p>　?。?）晶體頻率有5種不同取值（4、8、12、16、20MHZ）</p><p>　?。?）通道寬度和通道間隔為200KHZ</p><p>　　3.3.3 NRF905接口電路及管腳說(shuō)明</p><p>　　nRF905芯片管腳說(shuō)明如表3.2。</p><p>　　表3.2 nRF905芯片管腳說(shuō)明</p>

39、<p>　　nRF905的接口電路如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 nRF905接口電路</p><p>　　3.3.4 無(wú)線傳輸模塊</p><p>　　圖3.7 無(wú)線傳輸模塊原理圖</p><p>　　nRF905模塊的所有管腳都直接與單片機(jī)管腳相連。為了提供更穩(wěn)定的電源，在電源端并聯(lián)一個(gè)儲(chǔ)能電容C18。<

40、/p><p>　　3.4 顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1 SMS0501E3 液晶顯示模塊的概述</p><p>　　SMS0501E3 數(shù)碼筆段型液晶顯示模塊(LCM)，采用數(shù)碼筆段型液晶顯示器(LCD)，可顯示 5 位數(shù)字及 3 個(gè)小數(shù)點(diǎn)，寬電壓工作范圍，微功耗，高亮發(fā)光管側(cè)背光，與 MCU 單片機(jī)采用二線式串口連接，廣泛應(yīng)用于手持式儀器儀表，智能顯

41、示儀表[12]。</p><p>　　3.4.2 SMS0501E3液晶顯示模塊的主要技術(shù)參數(shù) </p><p>　　表3.4 SMS0501E3液晶顯示模塊的主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　3.4.3 SMS0501E3 液晶顯示模塊的接口電路</p><p>　　SMS0501E3 液晶顯示模塊的

42、接口電路如圖3.8所示，各管腳說(shuō)明如下：</p><p>　?。?）VDD: 電源正極</p><p>　?。?）DI: 串行數(shù)據(jù)輸入 </p><p>　?。?）CLK: 串行移位脈沖輸入 </p><p>　　（4）VSS: 電源負(fù)極 </p><p>　?。?）VDD

43、: 電源正極 </p><p>　?。?）VDD: 電源正極 </p><p>　?。?）BLK: 背光源負(fù)極 </p><p>　　圖3.8 SMS0501E3 液晶顯示模塊的接口電路</p><p><b>　　3.4．4顯示電路</b></p&g

44、t;<p>　　圖3.9 SMS0501E3 液晶顯示模塊電路</p><p>　　通過(guò)三極管Q4能使單片機(jī)來(lái)控制液晶顯示模塊的背光的亮滅，更加節(jié)能，其中R17為三極管基極的限流電阻。在電源端并入儲(chǔ)能電容C21，能給液晶模塊提供更穩(wěn)定的電源。</p><p>　　3.5 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　該報(bào)警系統(tǒng)主要是由蜂鳴器、三極管和雙色LE

45、D燈構(gòu)成，其設(shè)計(jì)的硬件電路如圖3.12所示。</p><p>　　圖3.10 報(bào)警系統(tǒng)電路</p><p>　　當(dāng)達(dá)到報(bào)警條件時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，雙色LED燈轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的顏色。R5為三極管Q1基極的限流電阻。R4為雙向發(fā)光二極管D2的限流電阻。</p><p>　　3.6 閥門控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　閥門控制電路由繼電器、三極管

46、和穩(wěn)壓二極管組成，運(yùn)用三極管的開關(guān)特性控制繼電器的鏈接方向，從而控制閥門正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。繼電器的引腳圖如圖3.11所示。</p><p>　　圖3.11 繼電器引腳圖</p><p>　　閥門控制電路如圖3.12所示。</p><p>　　圖3.12 閥門控制電路</p><p>　　雙路繼電器K1控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)閥門的關(guān)閉。R11檢測(cè)電阻

47、來(lái)檢測(cè)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)。二極管U11，U12是為了吸收繼電器的剩余能量。J3是給電機(jī)一個(gè)獨(dú)立電源，給電機(jī)一個(gè)更加強(qiáng)勁的電源。</p><p><b>　　3.7 其他電路</b></p><p>　　由于各自的工作電壓不太一樣，在這里采用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3232以實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。本電路應(yīng)用了12V轉(zhuǎn)5V芯片4264和5V轉(zhuǎn)3.3V芯片LM1117。電源轉(zhuǎn)換電路如圖3.13

48、。</p><p>　　圖3.13 電源轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　二極管U3是為了防止電源的反接，以保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。電源芯片4264的輸入和輸出端并入電容以達(dá)到濾除電源紋波，提供一個(gè)干凈的5V電源。電源芯片1117的輸入和輸出端并入電容以達(dá)到濾除電源紋波，提供一個(gè)干凈的3.3V電源。</p><p><b>　　3.8 本章小節(jié)</b>&l

49、t;/p><p>　　本章主要研究的是硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，基于對(duì)水位傳感器的分析與設(shè)計(jì)，水位測(cè)量方面主要采用的是自制電容傳感器，從而實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)，可操作的效果。當(dāng)水位值低于0.5m時(shí)，報(bào)警電路工作，繼電器電路給水工作。當(dāng)水位值達(dá)到距上限0.5m時(shí)，報(bào)警電路工作，繼電器電路放水工作。本系統(tǒng)有很高的可靠性與實(shí)用性。</p><p>　　本章主要介紹應(yīng)用PADS Logic 、PADS Layout

50、與PADS Router對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行原理圖與PCD圖的繪制。PCD圖如附錄B中圖5.6所示。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)程序的編寫采用C語(yǔ)言， C語(yǔ)言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。C語(yǔ)言具有繪圖能力強(qiáng)，可移植性，并具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動(dòng)畫。它是數(shù)值計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言[13]。C語(yǔ)

51、言具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）簡(jiǎn)潔緊湊、靈活方便。C語(yǔ)言一共只有32個(gè)關(guān)鍵字，9種控制語(yǔ)句，程序書寫自由，主要用小寫字母表示。它把高級(jí)語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)和語(yǔ)句與低級(jí)語(yǔ)言的實(shí)用性結(jié)合起來(lái)。 C 語(yǔ)言可以象匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作， 而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元。</p><p>　?。?）運(yùn)算符豐富。C的運(yùn)算符包含的范圍很廣泛，共有種34個(gè)運(yùn)算符。C語(yǔ)言把括號(hào)、賦值

52、、強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換等都作為運(yùn)算符處理。從而使C的運(yùn)算類型極其豐富表達(dá)式類型多樣化，靈活使用各種運(yùn)算符可以實(shí)現(xiàn)在其它高級(jí)語(yǔ)言中難以實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富。C的數(shù)據(jù)類型有：整型、實(shí)型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結(jié)構(gòu)體類型、共用體類型等。能用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型的運(yùn)算。并引入了指針概念，使程序效率更高。另外C語(yǔ)言具有強(qiáng)大的圖形功能， 支持多種顯示器和驅(qū)動(dòng)器。且計(jì)算功能、邏輯判斷功能強(qiáng)大。

53、</p><p>　?。?）C是結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言。結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。C語(yǔ)言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語(yǔ)句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。</p><p>　?。?）C語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。雖然C語(yǔ)言也是強(qiáng)類型語(yǔ)

54、言，但它的語(yǔ)法比較靈活，允許程序編寫者有較大的自由度。</p><p>　　（6）C語(yǔ)言允許直接訪問(wèn)物理地址，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作。因此既具有高級(jí)語(yǔ)言的功能，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多功能，能夠象匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作，而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元，可以用來(lái)寫系統(tǒng)軟件。</p><p>　?。?）C語(yǔ)言程序生成代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。一般只比匯編程序生成的目標(biāo)代碼效率低1

55、0~20%。</p><p>　　（8）C語(yǔ)言適用范圍大，可移植性好。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求和各個(gè)芯片的工作原理，以及編程的要求需要先畫出它的程序流程圖。下面是程序的流程圖：</p><p>　　4.1 主電路的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為一下幾個(gè)部分：水位測(cè)量部分、無(wú)線傳輸部分、數(shù)碼管顯示部分、繼電

56、器閥門控制部分和報(bào)警部分。主程序的流程圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 水位遙測(cè)自控主程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　4.2 水位測(cè)量軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　水位測(cè)量傳感器接在單片機(jī)PF0口上，故對(duì)PF0口置1。再設(shè)置定時(shí)器一的二通道為輸入捕捉模式，傳感器對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量，得到的水位值進(jìn)行處理之后保存并傳輸給無(wú)線發(fā)送模塊進(jìn)行發(fā)送。</

57、p><p>　　水位子程序流程圖如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 水位測(cè)量子程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p><b>　　水位測(cè)試程序如下：</b></p><p>　　void Init_555(void){</p><p>　　PTADD_PTADD0=1;</p>&l

58、t;p>　　VCC_555_CTRL=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Init_TPM(void){</p><p>　　TPM1SC =0XCA;</p><p>　　TPM1MOD =6250; //1.25ms溢出</p><p&g

59、t;　　TPM1C2SC =0X44; //設(shè)置輸入捕捉模式</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Conversion(){</p><p>　　level= (uint)((((subTemp/5))*10/74)-1); </p><p>　　comma

60、nd_buffer[0]=0X20;</p><p>　　command_buffer[1]=level;</p><p>　　command_buffer[2]=(level>>8);</p><p>　　command_buffer[3]=(0X20+command_buffer[1]+command_buffer[2]); </p&g

61、t;<p><b>　　}</b></p><p>　　void interrupt VectorNumber_Vtpm1ovf timer(){</p><p>　　TPM1SC = TPM1SC;</p><p>　　TPM1SC_TOF=0;</p><p>　　timer_num++;</p&

62、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　void interrupt VectorNumber_Vtpm1ch2 input(){</p><p>　　TPM1C2SC_CH2F=0;</p><p>　　if(input_num==1) {</p><p>　　input_f=TPM1C

63、NT;</p><p>　　timer_num=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(input_num==2){</p><p>　　input_s=TPM1CNT;</p><p>　　input_num=0;</p><p>　　su

64、bTemp=timer_num*6250+input_s-input_f;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　input_num++;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.3 數(shù)碼管顯示軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　SMS

65、0501E3 液晶顯示模塊的地址映射表如表4.1所示。</p><p>　　表4.1 SMS0501E3 液晶顯示模塊的地址映射表</p><p>　　數(shù)碼管依次對(duì)百位，十位，個(gè)位進(jìn)行顯示。數(shù)碼管顯示子程序如圖4.3所示。以下是SMS0501程序：</p><p>　　unsigned char LCD_table[12]={</p><p&g

66、t;　　0x41, 0x77, 0xc2, 0x52, // 0, 1, 2, 3</p><p>　　0x74, 0x58, 0x48, 0x73, // 4, 5, 6, 7</p><p>　　0x40, 0x50, 0xff, 0xfe, // 8, 9, , - </p><p><b>　　};</b></p&

67、gt;<p>　　void Init_LCD() {</p><p>　　PTCDD_PTCDD4=1;</p><p>　　PTCDD_PTCDD5=1;</p><p>　　PTGDD_PTGDD3=1; </p><p>　　LCD_BLK=1; //open BLK is high</p><

68、p><b>　　}</b></p><p>　　void LCD_write_byte(uint data)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　char i;</b></p><p>　　for(i=0; i<8; i++) {&l

69、t;/p><p>　　LCD_CLK = 1;</p><p>　　if(data&0x01)</p><p>　　LCD_DATA = 1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　LCD_DATA = 0;</p><p>　　data &

70、gt;>= 1;</p><p>　　LCD_CLK = 0; </p><p>　　LCD_CLK = 1; </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void LCD_write_bytes(ui

71、nt data, char dp, char minus) </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　char i;</b></p><p>　　char temp[5];</p><p><b>　　if(minus)</b></p&g

72、t;<p>　　temp[0] = 0xff;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　temp[0] = 0xfe;</p><p>　　temp[1] = LCD_table[data%10000/1000];</p><p>　　temp[2] = LCD_table[dat

73、a%1000/100];</p><p>　　temp[3] = LCD_table[data%100/10];</p><p>　　temp[4] = LCD_table[data%10];</p><p><b>　　if(dp)</b></p><p>　　temp[dp] &= 0xbf;</p&g

74、t;<p>　　for(i=0; i<5; i++) {</p><p>　　LCD_write_byte(temp[i]);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　圖4.3 數(shù)碼管顯示子程序</p>

75、<p>　　4.4 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　NRF905一共有四種工作模式，其中有兩種活動(dòng)RX/TX模式和兩種節(jié)電模式[14]?；顒?dòng)模式（ShockBurst RX和ShockBurst TX），節(jié)電模式（掉電和SPI編程，STANDBY和SPI編程）。nRF905 工作模式由TRX_C E、TX_EN、PWR_UP 的設(shè)置來(lái)設(shè)定如表4.2所示。</p><p&g

76、t;　　表4.2 nRF905 工作模式設(shè)定</p><p>　　ShockBurstTM 收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速?gòu)奈⒖刂破魉腿耄咚侔l(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。與射頻 協(xié)議相關(guān)的所有高速信號(hào)處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用(低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射)；數(shù) 據(jù)在空中停留 時(shí)間短，抗干擾性高。Shoc k

77、BurstTM 技術(shù)同時(shí)也減小 了整個(gè)系統(tǒng)的平均工作電流。</p><p>　　在 ShockBurstTM 收發(fā)模式下， RF905 自動(dòng)處理字頭和CRC 校驗(yàn)碼。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)把字頭和 CRC 校驗(yàn)碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上字頭和CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過(guò)程完成后，DR引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。</p><p>　　4.4.1 ShockBurst TX 發(fā)送流程 </

78、p><p>　　典型的 NRF905 發(fā)送流程分以下幾步：</p><p>　?。?）當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，通過(guò)SPI接口，按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給RF905，SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定；</p><p>　?。?）微控制器置高 TRX_CE 和 TX_EN，激發(fā) RF905 ShockBurstTM發(fā)送模式；</p>

79、<p>　　（3）RF905 的ShockBur stTM 發(fā)送：射頻寄存器自動(dòng)開啟，數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC 校驗(yàn)碼)，發(fā)送數(shù)據(jù)包，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高； </p><p>　?。?）AUTO_RETRAN被置高，RF905不斷重發(fā)，直到TRX_CE被置低；</p><p>　?。?）當(dāng) TRX_CE 被置低，RF905發(fā)送過(guò)程完成，自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。</

80、p><p>　　注意：ShockBurstTM 工作模式保證，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程開始，無(wú)論 TRX_EN 和 TX_EN 引腳是高 或低，發(fā)送過(guò) 程都會(huì)被處理完。只有在前一個(gè)數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，RF905才能接受下一 個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包。 </p><p>　　無(wú)線發(fā)送流程圖如圖4.4所示，程序見附錄A。</p><p>　　圖4.4 無(wú)線發(fā)送流程圖</p>&l

81、t;p>　　4.4.2 ShockBurst RX 接收流程 </p><p>　　（1）當(dāng)TR X_CE 為高、TX_EN 為低時(shí)，RF905進(jìn)入ShockBurstTM接收模式； </p><p>　?。?）650us 后 ，RF905 不斷監(jiān)測(cè)，等待接收數(shù)據(jù)；</p><p>　?。?）當(dāng) RF905檢測(cè)到同一頻段的載波時(shí)，載波檢測(cè)引腳被置高；<

82、/p><p>　?。?） 當(dāng)接收到一個(gè)相匹配的地址，AM 引腳被置高；</p><p>　?。?）當(dāng)一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包接收完畢， RF905自動(dòng)移去字頭、地址和 CRC校驗(yàn)位，然后把 DR 引腳置高</p><p>　?。?）微控制器把 TRX_CE 置低，nRF905 進(jìn)入空閑模式；</p><p>　?。?） 微控制器通過(guò) SPI 口，以一定的

83、速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內(nèi)；</p><p>　?。?）當(dāng)所有的數(shù)據(jù)接收完畢，nRF905 把DR引腳和AM引腳置低；</p><p>　　（9）nRF905此時(shí)可以進(jìn)入 ShockBurstTM 接收模式、ShockBurstTM 發(fā)送模式或關(guān)機(jī)模式。當(dāng)正在接收一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，TRX_CE 或 TX_EN 引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，RF905 立即把其工作模式改變 ，數(shù)據(jù)包則丟失。當(dāng)微處理器接 到

84、AM引腳的信號(hào)之后，其就知道 RF905 正在接收數(shù)據(jù)包，其可以決定是讓 RF905 繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進(jìn)入另一個(gè)工作模式。 </p><p>　　無(wú)線接收流程圖如圖4.5所示，程序見附錄A。</p><p>　　圖4.5 無(wú)線接收流程圖</p><p>　　4.4.3 節(jié)能模式</p><p>　　RF905 的節(jié)能 模式包括關(guān)機(jī)模式和節(jié)

85、能模式。</p><p>　　在關(guān)機(jī)模式，RF905 的工作電流最小，一般為 2.5u A。進(jìn)入關(guān)機(jī)模式后，RF905保持配置字中的內(nèi)容，但不會(huì)接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)。 空閑模式有利于減小工作電流，其從空閑模式到發(fā)送模式或接收模式的啟動(dòng)時(shí)間也比較短。在空閑模式下，RF905內(nèi)部的部分晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。</p><p><b>　　4.5 本章小結(jié)</b></

86、p><p>　　本章主要利用在軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而程序的編寫采用C語(yǔ)言，它既有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)[15]。它可以作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫工作系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。因此，它的應(yīng)用范圍廣泛。對(duì)操作系統(tǒng)和系統(tǒng)使用程序以及需要對(duì)硬件進(jìn)行操作的場(chǎng)合，用C語(yǔ)言明顯優(yōu)于其它解釋型高級(jí)語(yǔ)言，有一些大型應(yīng)用軟件也是用C語(yǔ)言編寫的。 </p><p

87、>　　主電路的軟件進(jìn)行水位的讀取，得到值轉(zhuǎn)換為水位值，并且不斷的進(jìn)行檢測(cè)，將測(cè)得的值送至無(wú)線發(fā)送端進(jìn)行發(fā)送，無(wú)線接收端接收到水位信息后，單片機(jī)控制數(shù)碼管進(jìn)行顯示。當(dāng)水位值低于0.5m時(shí)，報(bào)警電路工作，繼電器電路給水工作。當(dāng)水位值達(dá)到距上限0.5m時(shí)，報(bào)警電路工作，繼電器電路放水工作。</p><p><b>　　5 實(shí)物結(jié)果分析</b></p><p>　　水

88、位遙測(cè)系統(tǒng)各部分實(shí)物圖片展示見附錄B。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)物裝置能夠?qū)崿F(xiàn)水位的測(cè)試，無(wú)線發(fā)送接收，水位顯示，控制和報(bào)警的功能。但是水位遙測(cè)自控裝置的水位測(cè)試和無(wú)線傳輸存在一定的誤差。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)測(cè)得，開發(fā)板的水位測(cè)試的精確度達(dá)到0.01m，分析造成誤差的原因有：</p><p>　?。?）自制電容傳感器，平行導(dǎo)線的間距不是很精確地平行，存在導(dǎo)線間距上的誤差，導(dǎo)致線性關(guān)系公式上有一

89、定的誤差。</p><p>　?。?）水溫影響電容的值。電容的許多參數(shù)與溫度密切相關(guān)，電容的損耗角正切值是隨溫度的生高而增加的。一般情況下，電容的絕緣電阻隨溫度的生該而降低，絕緣電阻的降低又將導(dǎo)致電容的漏電流增大，電容的電容量隨溫度的變化而變化。</p><p>　?。?）濕度影響電容間介質(zhì)的介電常數(shù)，從而影響電容傳感器的值。</p><p>　　無(wú)線傳輸?shù)木嚯x受到

90、許多因素的限制，在空曠的地區(qū)，電磁干擾比較小的情況下傳輸距離能達(dá)到200m,無(wú)線傳輸還受到天線的接收信號(hào)的性能的影響[16]。</p><p><b>　　6 全文總結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)完成了設(shè)計(jì)的要求，包括水位的測(cè)量遠(yuǎn)程傳輸及顯示，以及通過(guò)程序設(shè)定在低于0.5m的水位的時(shí)候，通過(guò)控制繼電器停繼續(xù)上水；以及在達(dá)到距上限0.5m時(shí)，繼電器控制閥門進(jìn)

91、行放水并報(bào)警。在這個(gè)過(guò)程中遇到了芯片的選擇問(wèn)題、程序問(wèn)題，比如水位測(cè)量傳感器的選擇，壓力傳感器價(jià)格昂貴，不宜仿真操作，所以后來(lái)采用了簡(jiǎn)單的自制電容傳感器，它更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用，同時(shí)達(dá)到了壓力傳感器同樣的效果。在現(xiàn)實(shí)生活中人們往往會(huì)因?yàn)橥浬纤y，導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)。而且本設(shè)計(jì)也可以在一定程度上進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而滿足更多人的需求，也可以更加趨于智能化。 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)雖然實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的基本要求，但是這些還是需要

92、改進(jìn)，比如水位測(cè)量的精確度還可以有更進(jìn)一步的提高，還可以通過(guò)鍵盤來(lái)設(shè)定自動(dòng)停水的水位值，水位遙測(cè)自控系統(tǒng)的智能化發(fā)展將有更好的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p><b>　　附錄B</b></p><p>　　實(shí)物圖及原理圖展示。</p><p>　　圖6.3 PCB板4</p><p>　　圖6.9 電路原理圖</p&

93、gt;<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張志平,王建摸,辛建之.高層水箱遙測(cè)控制裝置.MECHATRONICS. 1999:3 </p><p>　　[2] 王本德,周惠成.水庫(kù)汛限水位動(dòng)態(tài)控制理論與方法及其應(yīng)用.水利水電出版社.2006. 8:75</p><p>　　[3] 丁鎮(zhèn)生.傳感及其遙控

94、遙測(cè)技術(shù)應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2003:7 </p><p>　　[4] 水位觀測(cè)平臺(tái)技術(shù)指標(biāo).中華人民共和國(guó)水利部.2007:5 </p><p>　　[5] 吳持恭,水力學(xué).四川大學(xué) 高等教育出版社.2008:22 </p><p>　　[6] 朱志勤.遙測(cè)遙感技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展.計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制.1999:7 </p><p>　　[

95、7] 李明偉,盧秉娟.半導(dǎo)體壓力硅在水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.工業(yè)控制計(jì)算機(jī).2005:5</p><p>　　[8] 曹志剛.現(xiàn)代通信原理［M］.北京.清華大學(xué)出版社.1994:34 </p><p>　　[9] 胡文明，翁建永，陳鵬.NewMsg- RF905 開發(fā)指南. 杭州源中通信技術(shù)有限公司.2009:5</p><p>　　[10]freescale.MC9

96、S08AW60 Data Sheet.freescale.2007:48</p><p>　　[11] 李定國(guó)，倪慶棋，劉照世，陳聰.多通道紅外遙控系統(tǒng).電力系統(tǒng)自動(dòng)化網(wǎng),2006:3 </p><p>　　[12] 沈宇超,沈樹群.射頻識(shí)別技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀.電子技術(shù)應(yīng)用.1999:1 </p><p>　　[13]譚浩強(qiáng).C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì).清華大學(xué)出版社.1999:

97、79</p><p>　　[14] 張開生,李霞,王金廣.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)紅外遙控鍵盤的設(shè)計(jì)[J]微計(jì)算機(jī)信息.2005-01.117-119 </p><p>　　[15] Rao,K,V,S.An overview of backscattered radio frequency indenti-</p><p>　　fication system(RFID).M