雨水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題 目：雨水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名： 職 稱： 題目類型：¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 þ工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) 2013年12月27日1畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)等研究內(nèi)容超聲波測距系統(tǒng)主要應(yīng)用于汽車的倒車?yán)走_(dá)、機(jī)器人自動避障行走、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場例如：液位、井深、管道長度等場合。因此研究超聲波測距系統(tǒng)的原理有著很大的現(xiàn)實(shí)意義。本設(shè)計要求采用超聲波液位測量技術(shù)對泵站污水池液位進(jìn)行非接

2、觸連續(xù)測量，具有水位監(jiān)控，水位上限報警，自動調(diào)節(jié)等必要功能。本課題的研究內(nèi)容主要有以下幾個方面：（1） 研究超聲波水位測量的基本原理；（2） 研究如何利用單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)生、采集超聲波信號，如何處理數(shù)據(jù)；（3） 研究超聲波水位測量系統(tǒng)的硬件研究重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：(1)超聲波水位測量基本系統(tǒng)的硬件設(shè)計，使基本硬件電路能滿足測距量程要求和基本精度要求；(2)選擇合適的超聲波發(fā)生接收傳感器,并設(shè)計相應(yīng)合理的控制電路，確保檢測系統(tǒng)的精確性(3)正確設(shè)計測距的程序,精確地滿足測量要求,并且設(shè)計出符合實(shí)際情況的操作界面。難點(diǎn)：(1)如何設(shè)計超聲波發(fā)射和接收的放大電路，使之能夠符合單片機(jī)采集數(shù)據(jù)要求的同時能夠滿足

3、測量量程要求； (2)如何合理設(shè)計單片機(jī)程序，使之能精確測量超聲波發(fā)射接收間隔時間，使測距系統(tǒng)數(shù)據(jù)更加精確； 2準(zhǔn)備情況（查閱過的文獻(xiàn)資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件等）研究概況及發(fā)展趨勢超聲波水位測量研究概況測距的原理和方法有很多，根據(jù)信息載體的不同可分為光學(xué)方法、無線電方法和超聲波方法。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，先后出現(xiàn)了激光、超聲波及紅外線等非接觸式測距方法。激光測距雖然測距精度高，操作簡單，但是受環(huán)境的影響比較大，且系統(tǒng)檢測維護(hù)不便，價格相對昂貴，一般多在軍事領(lǐng)域應(yīng)用。紅外測距屬于電磁波的一種，超聲波是聲波測距，實(shí)現(xiàn)起來更容易且不受電磁干擾影響。紅外傳播速度為3x108m/s，超聲波在空氣

4、中的傳播速度為340m/s，其速度相對電磁波是非常慢的，因此在同等距離的情況下，超聲波的傳播時間遠(yuǎn)大于紅外，往返時間更易測量。由于超聲波方向性好、超聲測量無接觸，超聲波測距系統(tǒng)價格低廉、易實(shí)現(xiàn)、信息處理簡單可靠，所以利用超聲波進(jìn)行距離和長度的測量越來越受到人們的重視。超聲波技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從理論技術(shù)的研究到大范圍的工業(yè)應(yīng)用。在這期間，雷達(dá)技術(shù)、激光技術(shù)、電子技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展對超聲波技術(shù)不斷更新和發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用目前，超聲波技術(shù)己經(jīng)廣泛的應(yīng)用在機(jī)械制造、電子冶金、航海、航空、宇航、石油化工、交通等工業(yè)領(lǐng)域。此外在材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)等領(lǐng)域中也占據(jù)重要地位。迄今為止，我國在超聲的各個領(lǐng)

5、域都開展了研究和應(yīng)用，其中少數(shù)項目己接近或達(dá)到了國際水平。然而，國內(nèi)在超聲波測量精度方面較國外仍有差距，超聲波測距專用集成電路的精度只能達(dá)到厘米級，能夠滿足一般工業(yè)測量的要求，但對于一些精度要求較高的測距場合就不適合了。然而，工業(yè)機(jī)器人的自動測距、導(dǎo)航系統(tǒng)、機(jī)械加工自動化裝配及檢測的需要以及信號處理技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展對超聲波技術(shù)的測量精度要求越來越高，國內(nèi)的超聲波技術(shù)有待于在這方面加大研究力度，得到更大發(fā)展。主要參考文獻(xiàn)1 郭清,王興澤. 超聲波水位測量系統(tǒng). 東北水利水電J, 1999, (02) .2 馬瑩,鄭文斌. 基于單片機(jī)的超聲波液位檢測系統(tǒng)設(shè)計. 海峽科學(xué)J, 2007, (1

6、0) .3 陸坤. 電子設(shè)計技術(shù)M. 成都：電子科技大學(xué)出版社，1997.34 黃波. 基于單片機(jī)的超聲波測距硬件設(shè)計. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報J, 2008, (31) .5 李華. MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)M. 北京：北京航天航空大學(xué)出版社 1993.106 胡偉,季曉衡. 單片機(jī)C程序設(shè)計及應(yīng)用實(shí)例M. 北京：人民郵電出版社，2003.107 賀瑞強(qiáng),王民. 基于AT89S51單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計與研究. 榆林學(xué)院學(xué)報J, 2009, (02) .8 余義德，呼志剛. 電纜井水位監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計 . 微計算機(jī)信息J, 2010, (11) .9 韓平. 超聲波液位計在液位測量中的應(yīng)

7、用. 中國儀器儀表J, 2011, (03)10 Yujun Zhang. The teaching of project design in the application of SCM coursesC. AIMSEC, 2011: 1775-1778.實(shí)驗(yàn)、測試需要用到的現(xiàn)有設(shè)備：計算機(jī)一臺、直流電源、單片機(jī)仿真器、單片機(jī)仿真器3、實(shí)施方案、進(jìn)度實(shí)施計劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計資料本次設(shè)計的方案主要有兩大部分：硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。（1）硬件設(shè)計本系統(tǒng)包括以下幾部分：以單片機(jī)AT89S51為核心，周圍電路包括顯示模塊、按鍵設(shè)定模塊、超聲波測量模塊、水泵控制模塊等。系統(tǒng)組成如圖1所示：（2）軟件

8、設(shè)計由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序等部分。d=(C*T0)/2 （其中T0為計數(shù)器T0的計數(shù)值） 液位由高度H和d相減得出：h=H-d測出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制BCD碼方式LED,然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測量過程。主程序框圖如圖2所示：進(jìn)度安排計劃如下： 2013-12-17 2013-12-23：接受畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書，查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，篩選并整理符合要求的材料加以學(xué)習(xí)，撰寫畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告。2013-12-24 2013-12-30：繼續(xù)搜集涉及的資料，設(shè)計出所選課題的總體方案，包括系統(tǒng)的硬件和軟件部分，編寫摘要和引言部分；并完成專業(yè)相關(guān)外文翻譯一篇。

9、 2014-01-01 2014-01-20：根據(jù)提出的總體方案，撰寫雨水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計的總體方案、基本原理、整體結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。2014-03-01 2014-03-29：完成硬件部分的框架和大部分內(nèi)容。2014-04-01 2014-04-15：完成硬件部分的余下內(nèi)容，制作硬件模擬電路。2014-04-16 2014-04-20：完成軟件部分的框架設(shè)計和基本框架程序編寫。2014-04-21 2014-04-29：完成軟件部分余下內(nèi)容，編寫相應(yīng)保護(hù)模塊程序。2014-05-01 2014-05-15：軟硬件測試，根據(jù)測試仿真結(jié)果調(diào)試硬件和軟件。2014-05-16 2014-05-20：撰寫設(shè)計（論文)總結(jié)，形成論文初稿，交指導(dǎo)教師審閱，對設(shè)計作品和論文進(jìn)行修改和整理，準(zhǔn)備參加小組驗(yàn)收和答辯。2014-06-02 2014-06-06：參加答辯，裝訂論文。預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計資料：1、二萬字左右的畢業(yè)設(shè)計說明書（論文），在畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中包括詳細(xì)的300-500個單詞的英文摘要。2、與課題相關(guān)，不少于四萬字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）一篇。3、畢業(yè)設(shè)計說