基于单片机的高精度水位监控仪的设计.pdf

基于单片机的高精度水位监控仪的设计 张翼翔 (1. 山西机电职业技术学院 山西 长治 046011 2. 太原理工大学 山西 太原 030024) 摘要: 本文研究并设计了一种基于单片机的高精度水位监控仪，从硬件设计、软件设计与系 统抗干扰设计三个方面详细描述了整个系统。系统选用了高集成度的混合信号系统级芯片 C8051F021，实现了信号的采集和处理，并且完成了AD421 与单片机的 SPI 接口任务，协 调了它与AD7705 芯片和单片机共同构成的SPI 总线系统的关系。系统解决了以往的水位监 控仪中存在的问题，达到了高精度水位测量仪器的各项标准。 关键字: 水位监控；单片机；模数转换； Design of Water-level Measuring System with High Accuracy based on SoC ZHANG Yixiang (1. Shanxi Mechanical Electrical Profession Technology College 046011 2. Taiyuan University of Technology Shanxi Taiyuan 030024) Abstract: A new intelligent water-level system is developed in this paper. It described the system according to the hardware design, software design and anti-jamming design. We choose an advanced integrated SOC(System on Chip) microchip C8051F021 as the main controller; Realization of signal sampling, processing and its conversion in the MCU; Additionally, a 4~20mA current output channel to provide system check-up using AD421 .In the system, AD421 ， AD7705 and the microchip compose SPI bus. This water-level meter has satisfied all the request of system, settled many problems ever existed in the previous ones and attained high preciseness as a good meter. Keywords: Water-level; SoC; A/D Convert 中图分类号：TP274 文献标识码：A 1 引言 水位监控仪广泛应用于水利、石油、化工、冶金、电力等领域的自动检测和控制系统中。 目前有些水位监控仪在运行过程中存在着一些问题，如:系统不稳定、抗干扰能力差、精度 低、输出控制或显示信号不满足要求、现场更改程序或程序升级麻烦及通信能力差等。本文 设计的智能水位监控仪是吸收了国内外必威体育精装版智能化仪表的设计经验，采用工业控制单片机， 集水位采集、存储、显示及远程联网于一体，适用于各种液位测量及闸门开度的测量。 2 系统硬件总体设计 本系统硬件部分主要考虑的功能有:模拟量的变换；模拟量的采集;高精度 16 位模数转 换器AD7705 在系统中的应用;精确时钟芯片DS1302 的应用;四路继电器报警，继电器驱动 芯片采用 ULN2003 ；4~20mA 电流环输出数模转换器AD421 的应用以提供系统检测信号; 用于与上位微机通讯的接口实现。系统框图如图1。 图1 系统硬件原理图 在本系统中，我们选用的主控芯片是高集成度MCU 芯片C8051F021 。C8051F 单片机 是完全集成的混合信号系统级芯片(SOC) .具有与8051 兼容的高