水位遥测自控系统设计dou

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1、-水位遥测自控系统[摘要]本系统以AT89S51单片机为主控单元，通过超声波传感器和液位变送器实现液位实时数据的检测和自动控制。系统分主控站与测控站，通过主控站的键盘可以实现对测控站的水位上下限的控制和显示。主控站与测控站之间的无线实时数据传输的解决方案采用广泛应用于无线抄表、工业数据采集系统和水文气象监控等领域的无线通信芯片nRF24L01组成无线高速数据收发模块。系统实现对所监控水位的短矩离无线测量与自动控制，利用GFSK实现数据高速传送以及较低的功耗。从测控站传送过来的数据通过人性化人机交换界面LCD1602实现数据的实时数据显示以及实

2、现相应的报警提示。本系统通过单片机串口与电脑串口的通讯功能和利用互联网可以实现水位的远程测量与自动控制，这对江河水位的实时监控非常实用。本系统可能通过简单地调整就可以移植到其它物位系统与无线抄表系统，非常有研究价值。系统利用功能强大的C语言开发，并在软硬件设计中分别使用了Protel99se、keilC51开发平台。结果表明，该系统具有有性价比高、操作简便、可视化操作等优点.关键字：AT89S51单片机,nRF24L01,超声波传感器,GFSK1绪论在工农业生产过程中经常需要对水位进行测量和控制。但是，在一般的情况下。往往需要测量的水池或水塔

3、和控制室都有相当长的距离，常常需要架设上百到近千米的输电和控制线路，十分麻烦和费用大。给测量和控制带来了极大的不方便。本系统设计了一种利用单片机的无线测量和自动控制系统。不需要架设电缆。而且可以实现水位的远程自动控制和遥测，对于工业和生产生活非常实用。1.1选题背景与意义随着无线通信技术的发展,遥测及遥控技术已经深入人们的生活与工作当中,在工业与生活中水位的测量与控制是经常要测控的一个因素。仪器自动一体化，短距离.---无线抄表技术已经成为下一代无线技术发展的一个重要分支。应此势要求，本设计就以一水位遥测自动控制系统，对于无线技术的研究只是作

4、个抛砖引玉。2、系统原理框图AT89S51单片机键盘nRF24L01无线射频收发模块LCD1602液晶显示模块图2-1、主控站原理框图AT89S51单片机液位变送器nRF24L01无线射频收发模块超声波液位传感器图2-2、测控站原理框图3、方案比较3.1、总体方案论证水位控制在日常生产、生活中经常用到。目前，常用的液位控制方案主要有以下几种：方案一：基于PLC的水位自动遥测自控制系统:.---利用PLC为主控制核心,控制水位传感器实现水位的测量与自动控制,可以通过按键设置其水位的上下限实现实时报警。利用现有的配电网络和互联网实现水位遥测和传输

5、，其原理框图如下3-1所示：PLCLED实时数据显示键盘PLC水位传感器互联网图3-1、PLC水位自动遥测自控制系统框图此方案主要具有以下的优点：（1）实现成本低。由于可以直接利用已有的配电网络和互联网作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本，充分利用PLC内部资源，就可以利用少量外部扩展就可以把所测得数据显示于数码管。（2）范围广。电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。PLC可以轻松地渗透到每个家庭，为互联网的发展创造极大的空间。（3）高速率。PLC能够提供高速的传输。缺点是PLC系统

6、复杂，对于要实现精确水位控制的算法实现比较复杂，不能做得很高的精确度，而且PLC价格高。方案二：基于AT89C51单片机的水位遥测、自动控制系统:通过单片机为主要控制核心，构建成两个无线短矩离通信数字电台，利用软件控制水位传感器测量出实时的水信息。而数据的无线传送应用Nordic公司的高速无线单片无线射频芯片nRF24L01.---通GFSK调制以最高达1Mbit/s的速度快速发送出去。通过设置在主控制站的键盘可以远程设置水位的上下限，主控制站采用易于人机交换的LCD1602作为数据显示。通常对于配套功能较多的项目，采用单片机系统具有成本低、

7、效益高的优点。另外，单片机控制系统在灵活性和程序的可移植性好。应用单片机控制的水位遥测自控系统的原理框图如下图3-2：AT89S51单片机键盘nRF24L01无线射频收发模块LCD1602液晶显示模块AT89S51单片机液位变送器nRF24L01无线射频收发模块超声波液位传感器图3-2、单片机水位遥测自控系统原理框图3.2、键盘模块方案一：　采用Intel8279可编程键盘/显示接口芯片。Intel8279是一个专用的显示器键盘接口，它用硬件完成对显示器和键盘的扫描，大大方便了用户，使程序变得简洁、易读和模块化。但其缺点是8279为并行接口芯

8、片，占用CPU端口多，需要CPU有比较强的负载携带能力。方案二：　采用了HD7279A数码管/键盘串行接口芯片。HD7279A.---可同时驱动8位共阴式数码管，同