SW2000型智能水（闸）位计的研制
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摘要
水位、闸位计广泛应用于石油、化工、冶金、电力、水利、水库、油库、泵站、城市供水等领域的自动检测和控制系统中，是这些领域不可缺少的一种重要工具。
本课题主要围绕SW2000型智能水(闸)位计的研制来开展工作。
SW2000型水(闸)位计是跟踪国内外最新的发展动向和最新的先进技术的基础上，吸收国内外各类水位测量工具的精华，研究开发的一种高精度、高可靠性、操作方便、显示直观、功能齐全、可无人职守、可实现组网来对各种水位、闸位进行集散控制的一种测量仪器。它可以使现场工程技术人员能够及时地对所需测量的水(闸)位进行监视控制。它提高了各种水库、泵站的自动化程度。
本论文的主要内容和成果：
1．采用压力液位传感器、电阻传感器、智能旋转式编码器等三种不同的测量方式对水位、闸位进行测量。
2．成功的采用了美国CYGNAL公司的高性能、高集成度SOC(system on a chip)C8051F021，从而提高了整机系统的稳定性。
3．成功的采用了16位A／D转换芯片AD7705，提高的系统测量的精确性。
4．使用了LCD(Liquid Crystal Display)显示，使读数更清晰，显示多样化，信息量更大，更容易被用户接受。
5．成功的使用了电压／电流转换芯片AD694，设计了其调整满偏和零点的电路。
6．使用了C8051F021的UART口和PC机的RS232口，设计了SW2000和上位机进行通信的电路。
7．利用了过采样的方法，使系统测量更加精确。本课题还对过采样的方法进行了分析。
8．利用C8051F021的定时器3设计了一个真正的实时时钟，节约了成本。
9．用VB(Visual Basic)设计了上位机监控界面，可以通过它来对下位机进行实时数据的采集以及进行参数的设定。
Nilometer is widely used in the system of automatic detection and automation in many water supply such as oil industry, chemical industry, metallurgy industry, electric power, irrigation works, reservoir, bulk plant, pumping station, towns water and so on. And it is a important tool in these fields.
This subject is finished according to the development of SW2000 that is a kind of intellective nilometer. According to the latest technology and developing aspect, SW2000 absorbed the soul of all kinds of water masuring tools at home and abroad. SW2000 is a type of supervisory device that can measure all kinds of waters. It has the character of high precision, high reliability, easy manipulation, visual display and so on. It can make local engineers monitor the water timely and use mitigation measure when accident happen timely, and it enhance the degree of automation in many bumping stations.
The primary contents and achievements in this thesis are as follows:
1. Measuring water by three different ways that are pressure sensor, resistance transducer, intellective rotary encoder.
2. Using the high performance, high integration SOC(system on a chip) C8051F021 successfully that is made by SYGNAL.
3. Using 16-bit ADC AD7705 that enhance the stability in this system successfully.
4. Using LCD(Liquid Crystal Display) that can make reading in focus, display variegated, information content greater.
5. Using current/ voltage conversion chip AD694 and devising the processing circuits.
6. By the UART and RS232, devising the communication circuit with PC.
7. By the way of oversampling, making the system stabler. And analyzing this way.
8. By TIMER3 in C8051F021,devising a real time clock that reduce the cost.
9. By VB(Visual Basic),devising the monitoring interface that can collect and enactment the parameters in SW2000.
本课题主要围绕SW2000型智能水(闸)位计的研制来开展工作。
SW2000型水(闸)位计是跟踪国内外最新的发展动向和最新的先进技术的基础上，吸收国内外各类水位测量工具的精华，研究开发的一种高精度、高可靠性、操作方便、显示直观、功能齐全、可无人职守、可实现组网来对各种水位、闸位进行集散控制的一种测量仪器。它可以使现场工程技术人员能够及时地对所需测量的水(闸)位进行监视控制。它提高了各种水库、泵站的自动化程度。
本论文的主要内容和成果：
1．采用压力液位传感器、电阻传感器、智能旋转式编码器等三种不同的测量方式对水位、闸位进行测量。
2．成功的采用了美国CYGNAL公司的高性能、高集成度SOC(system on a chip)C8051F021，从而提高了整机系统的稳定性。
3．成功的采用了16位A／D转换芯片AD7705，提高的系统测量的精确性。
4．使用了LCD(Liquid Crystal Display)显示，使读数更清晰，显示多样化，信息量更大，更容易被用户接受。
5．成功的使用了电压／电流转换芯片AD694，设计了其调整满偏和零点的电路。
6．使用了C8051F021的UART口和PC机的RS232口，设计了SW2000和上位机进行通信的电路。
7．利用了过采样的方法，使系统测量更加精确。本课题还对过采样的方法进行了分析。
8．利用C8051F021的定时器3设计了一个真正的实时时钟，节约了成本。
9．用VB(Visual Basic)设计了上位机监控界面，可以通过它来对下位机进行实时数据的采集以及进行参数的设定。
Nilometer is widely used in the system of automatic detection and automation in many water supply such as oil industry, chemical industry, metallurgy industry, electric power, irrigation works, reservoir, bulk plant, pumping station, towns water and so on. And it is a important tool in these fields.
This subject is finished according to the development of SW2000 that is a kind of intellective nilometer. According to the latest technology and developing aspect, SW2000 absorbed the soul of all kinds of water masuring tools at home and abroad. SW2000 is a type of supervisory device that can measure all kinds of waters. It has the character of high precision, high reliability, easy manipulation, visual display and so on. It can make local engineers monitor the water timely and use mitigation measure when accident happen timely, and it enhance the degree of automation in many bumping stations.
The primary contents and achievements in this thesis are as follows:
1. Measuring water by three different ways that are pressure sensor, resistance transducer, intellective rotary encoder.
2. Using the high performance, high integration SOC(system on a chip) C8051F021 successfully that is made by SYGNAL.
3. Using 16-bit ADC AD7705 that enhance the stability in this system successfully.
4. Using LCD(Liquid Crystal Display) that can make reading in focus, display variegated, information content greater.
5. Using current/ voltage conversion chip AD694 and devising the processing circuits.
6. By the UART and RS232, devising the communication circuit with PC.
7. By the way of oversampling, making the system stabler. And analyzing this way.
8. By TIMER3 in C8051F021,devising a real time clock that reduce the cost.
9. By VB(Visual Basic),devising the monitoring interface that can collect and enactment the parameters in SW2000.
引文
[1] 贾晶岩 李冬梅．压力式水位计在西沟电厂中的应用．《东北水利水电》，1997年，第04期
[2] 上海贝加福公司．《旋转编码器选型手册》．2001年：9-17
[3] 史献书 范潇芳．智能式水位计的研制与应用．《铁道标准设计》，2002年，第09期
[4] 郭清 王兴则．超声波水位测量系统．《东北水利水电》．1999年，2期
[5] 韩志民 杨桂兰．气泡水位计测量误差的方法．《东北电力技术》，1998年，第9期
[6] 周益祺 周迎．关于水位计“浮子”的若干问题．《水文》，1999年，第02期
[7] 周益祺 周迎．超声波水位计在南京水文站的应用．《水文》，1999年，第02期
[8] 徐建涛 李海滨 王爽心．基于单片机的汽包水位计智能化的实现．《现代电力》，2000年，第04期
[9] 范力军 张霞 王建国．WYC2型上下有压力式水位计的应用．《水利天地》，2001年，07期
[10] 美国SYGNAL公司．《cygnal C8051FOOX开发工具用户指南》．2001年
[11] 美国SYGANL公司．《cygnal C8051F02X开发工具用户指南》，2002年
[12] Cygnal America. 《Prelimilary C8051f020/1/2/3 Mixed Signal ISP FLASH MCU Family》 . 2002
[13] 沈阳新华龙公司．《C8051F000／1／2／5／6／7 32KB ISP闪存微控制器》．2002年
[14] 胡汉才．《单片机原理及其接口技术》．清华大学出版社，1996年
[15] 张幽彤 陈宝江．《MCS8098系统使用大全》．清华大学出版社，1993年
[16] 关德新 冯文泉．《单片机外围器件实用手册电源器件分册》．北京航天航空大学出版社，1998年，
[17] 纪宗南．《单片机外围器件实用手册输入通道器件分册》．北京航天航空出版社 1998年
[18] 邬宽明．《单片机外围器件实用手册数据传输接口器件分册》，北京航天航空出版社，1998年，
[19] 张振荣等．《MCS—51单片机原理及实用技术》．人民邮电出版社，2000年：231—241
[20] 王幸之等，《8051／8098单片机原理及接口设计》，兵器工业出版社，1997年：
[21] 美国SYGNAL公司．电源管理技术及计算．《SYGNAL应用笔记》．2001年
[22] 张积东等．《单片机51／98开发与应用》．电子工业出版社，1994年：
[23] 高海生 杨文焕．《单片机应用技术大全》．西南交通大学出版社，1996年
[24] 王福瑞等．《单片微机测控系统设计大全》．北京航空航天大学出版社，1998年
[25] 潘新民等．《单片微型计算机实用系统设计》．人民邮电出版社，1992年
[26] Mike Magdaluy．0.3V和5V系统逻辑接口问题．《MSP430应用技术》．2000年
[27] 李朝青．《PC机及单片机数据通信技术》．北京航天航空大学出版社，1999年
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[42] 刘涛 马积勋 廉海涛．利用RS—485通讯协议实现PC机与单片机的多点通讯．《现代电子技术》，2002年，第5期总第136期：86—87 90
[43] 李国栋 李永新．RS—485串行通讯接口芯片MAX1480在单片机系统中的应用．《中国仪器仪表》，1998年，第6期：40—42
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[47] 李江宁．基于虚拟仪器的单片机电路板智能故障诊断仪．《四川大学硕士学位论文》，2001年
[48] 郭静．钻井工程实时多参数坚控系统．《重庆大学工程硕士学位论文》，2001年
[49] 屈冀萍 李涛．集成电压／电流变换器．《仪表技术与传感器》，1997年，第04期
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[42] 刘涛 马积勋 廉海涛．利用RS—485通讯协议实现PC机与单片机的多点通讯．《现代电子技术》，2002年，第5期总第136期：86—87 90
[43] 李国栋 李永新．RS—485串行通讯接口芯片MAX1480在单片机系统中的应用．《中国仪器仪表》，1998年，第6期：40—42
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