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电器电子毕业设计论文
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毕业设计188水库控制系统资料,电器电子毕业设计论文
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摘 要 在水资源利用方面，对 流量、水质等参数的测量非常重要，但很多水库资源在高山地区，难以对其进行实时监测。 无线通讯技术的迅速发展和普及，为远程监控系统的实现提供了理想的平台，因此越来越多的水文站把基于无线通讯技术的监控系统作为水利系统自动化管理的新手段。 而 随着水利自动化技术不断发展，水利系统的自动化水平逐步提高，各水库都能通过远程监控系统逐渐实现少人、无人监管的管理模式，以提高生产效益。 本文主要探讨了基于无线通讯的模拟水库监测系统的设计问题。 该系统要求对水库的水位，流量等参数进行远程实时监测，能控制 阀门开 /关，调节水位的高度，保证水库的安全。 设计思路是在下位端利用单片机将传感器采集的水库信息进行处理，将处理好的数据通过 CC1100 无线模块传送到上位机端，在上位机上可以清楚地观察水库的实时情况。上位机对信息进行监测分析，并将分析后的信息反馈回到下位端，通过单片机控制步进电机正反转，模拟阀门开 /关，来控制水库水位和流量，保证水库的安全。近年来， 本课题在国内外已受到非常多的关注与研究，并且不断地得到改进，在实际应用中也取到了较好的效果，具有非常好的应用推广价值。 关键词： 水库； CC1100；单片机；自动化 nts Abstract In water resources utilization, the measurement of parameters such as the rainfall, flow, water quality,etc. These are very important, but a lot of reservoir resources are in the alpine areas, it is difficult to monitor it in real time. Rapid development and popularization of wireless communication technology, which have offered the ideal platform for realization of the long-range monitoring system, so more and more hydrometric stations regard monitoring system based on wireless communication technology as the systematic automatic management new means of water conservancy. And as the automatic technology of water conservancy is being developed constantly, the automatic level of the water conservancy system is being improved progressively, every reservoir can realize the management mode that few people, nobody supervises gradually through the long-range monitoring system, in order to improve the productivity effect. This text has mainly probed into the design question based on simulation reservoir monitoring system of the wireless communication. This system requires the water level to the reservoir, the flow is monitored when the parameter is carried on long-range and really, can control valve turn on or off， height to regulate water level, security to guarantee reservoir. Mentality of designing to utilize one-chip computer go on, dealing with reservoir information that transducer gather in the next end, it is ones that handle well data until CC1100 convey to modules wireless for location machine, in location can situations real-time to observe reservoir clearly. Go location plane go on, monitor, analyzed to information and information feedback analyze, got back to the next end, control, and walk into electrical machinery to be positive and negative to look around through one-chip computer, simulation valve turn on or off, controlling reservoir water level and flow, guarantee the security of the reservoir. In recent years, subject this pay close attention to the fact and study a very many one already at home and abroad, and is being improved constantly, fetch in practical application to better result, having very good application value to popularize. Key word: Reservoir; CC1100; Monolithic integrated circuit; Automation nts 目 录 引言 . 1 1 绪论 . 1 1.1 本课题的发展现状 . 1 1.2 本课题的发展趋势 . 2 1.3 本课题的研究意义和目的 . 3 1.4 本课题的主要研究工作和各章节内容安排 . 3 2 相关技术和基本理论介绍 . 3 2.1 CC1100 无线模块的相关特性 . 4 2.1.1 CC1100 无线模块接口电路 . 4 2.1.2 CC1100 无线模块的特性与应用 . 5 2.2 串口通讯应用 . 6 2.3 传感器应用 . 8 2.3.1 水流量传感器的应用 . 8 2.3.2 超声波传感器的应用 . 10 2.4 步进电机的控制原理 . 12 2.5 主要器件和应用 . 13 2.5.1 AT89S52 单片机 . 13 2.5.2 TLC549 A/D 转换器 . 15 2.5.3 MAX232 芯片 . 17 2.5.4 七段数码管 . 18 2.5.5 LM298 芯片 . 18 3 系统设计 . 19 3.1 系统要求 . 19 3.2 系统总体方案 . 20 4 硬件原理与设计 . 21 4.1 步进电机的控制电路 . 21 4.2 单片机工作电路 . 22 4.3 数码管显示电路 . 22 4.4 电源模块设计 . 23 4.5 CC1100 无线模块及串口通讯电路 . 24 5 软件设计 . 24 5.1 程序流程图 . 24 5.2 CC1100 模块 发送和接收部分程序 分析 . 26 nts 6 误差与干扰分析 . 27 6.1 干扰因 素及解决方法 . 27 6.2 硬件系统设计的抗干扰技术 . 28 7 系统调试 . 30 7.1 软件调试 . 30 7.2 硬件调试 . 31 7.3 整体调试 . 32 8 结论与展望 . 32 谢 辞 . 34 参考文献 . 35 附 录 . 36 nts 引言 水库是我国防洪 和蓄水 广泛采用的工程措施之一。随着计算机及 无线 通 信技术的发展，水库自动监测的信息采集、处理及发布已完成手工方式向自动方式的转变。 通过建设水文站实时监控系统，利用先进的 无线通讯 监控手段对水 库 信息实施监测 。 采用CC1100无线网络实时网上传输水文数据， 能实现 对水库及其附属建筑物及管理区 进行 全面视频监控。 长期以来，水文工作者都是，靠手测、目测收集水文信息。直接影响到测报的精度和成果质量。利用 无线 监控系统采集数据，不但可提高精确度，还可以使水文工作者告别传统的工作方式。 在通常情况下，由于水文站点在地理位置上分布较广或位置较偏僻。并且与监控中心的距离较远，利用 传统的有线连接方式，线路铺设成本高昂，而且施工周期长，同时 ，因为物理因素如河流山脉等障碍而难以架设线缆。而且水文信息安全防范要求高，采用有线通讯在遇到刮风、暴雨、决口等灾害时，线路一断，水文信息就无法及时传递上去，因此有线传输的抗灾性比较差，难以适应高可靠性要求，加之流域地形复杂、偏僻，铺设光纤成本也比较高。相比之下，无线通信布线简单、方便，抗灾性比较好，成本也比较低，可大量节省投资。 本文中提到的 CC1100 水文数据无线监控解决方案可很好地解决上述问题。用户采用 无线水库监测系统 ，无需铺设网络电缆 ， 可迅速 方便地 采集 各种需 要的实时数据资料 ，建立新的 无线 监控系统或对现有的 无线 监控系统进行扩展，具有很强的灵活性和可扩充性。可实现真正意义的实时水文信息的采集和监控、统一管理。 本课题所研究的水库 监 测 系统采用 了自动控制 、计算机网络和无线通讯新技术，具有实时信息自动采集 、 传输、视频监控、远程数据和图像传输、信息 、 查询等功能 。 系统 应用了单片机，传感器， CC1100无线模块，步进电机 等 元器件 。可实时监控管理区水库 的实时参数 。 该监控系统采用无线 传送，传递速度快，系统结构简单。被监控点实时采集的 数据 文件通过 无线 网络通信线路及时 地传输给监控中心，实时动态地报告被监测点的情 ，及时发现 问题并进行处理，既方便又简捷。并可确保系统在各种恶劣天气情况下，都能正常运行，满足系统各种信号相互传输的准确性。可全面实现水文信息采集自动化、数字化和网络化 。大大提高了水库了安全系数和水资源利用率。 1 绪论 1.1 本课题的发展现状 当前，我国水资源的短缺已 严重影响了经济的 可持续发展，可以说已经成为 社会经nts 济稳定增长 的瓶颈。水资源时空分布严重不均，人口众多和传统工业经济发展速度较快等因素 加剧了缺水问题；严重的水污染又使缺水问题日益突出 ， 随着流域内经 济的快速增长和人口的增加，水资源的供需矛盾 将 越发 急剧 。 因此，充分利用水资源，防治水污染已成当务之急！ 在大力加强节水、保护水质，实现水资源的可持续利用的前提下，如何提高现有水资源的管理水平就显得尤为重要 ，是 一直困扰我们的难题。在很多偏远山区或河流的峡道口，都建立了各型的水库，它们的作用毋庸置疑。 通过水库的作用，可以充分合理地利用水资源。 有了水库的蓄水功能，我们就可以充分地将水能转化为所需的能源，对社会经济的发展有着很深远的影响。但福兮祸所依，水库同时存在很严重的隐患。如若控制不当，其结果必导致巨大的灾难。因 此， 在大力加强节水、保护水质，实现水资源的可持续利用的前提下，如何提高现有水 库 的管理水平就显得尤为重要。长期以来，水文工作者都是靠手测、目测收集水文信息。直接影响到测报的精度和成果质量。利用 无线 监控系统采集数据，不但可提高精确度，还可以使水文工作者告别传统的工作方式。 在通常情况下，由于水文站点在地理位置上分布较广或位置较偏僻。并且与监控中心的距离较远，利用传统的有线连接方式，线路铺设成本高昂，而且施工周期长，同时 ，因为物理因素如河流山脉等障碍而难以架设线缆。而且水文信息安全防范要求高，采用有线通讯在遇到刮 风、暴雨、决口等灾害时，线路一断，水文信息就无法及时传递上去，因此有线传输的抗灾性比较差，难以适应高可靠性要求，加之流域地形复杂、偏僻，铺设光纤成本也比较高。 1.2 本课题的发展趋势 CC1100模块的无线通讯性能非常好，可以高效稳定地完成信息传输任务，而且操作简单，能克服复杂的环境，传送的数据不容易受到外界的干扰，使得上位机能接收到水库完整的信息，以对其进行准确地监测分析。 随着我国社会经济的快速发展，对水资源的需求越来越大，换言之，水库的重要性越来越显著，对水库的管理力度必须加大。我国山区多，极易发 生自然灾害，合理地控制水库的参数，可以减少很多损失。本课题所研究的模拟水库监测系统采用的是无线远程监测，它的实用性非常强，能有效地监测建在偏远山区人力难至的水库的实时参数，而且在原设备老化的情况下，能够轻松地进行更新和扩展，省却了大量的人力物力，工作效率也大大提高。 在要求全球自动一体化的现代社会，它是相当有研究价值的。因此，该系统有着很大的发展潜力，基于无线通讯的水库监测系统定会得到非常广泛的应用。 nts 1.3 本课题的研究意义和目的 在通常情况下，由于 水库 在地理位置上分布较 高 或位置较偏僻。并且与监控中心的距 离较远，利用传统的有线连接方式，线路铺设成本高昂，而且施工周期长，同时 ， 因为物理因素如河流山脉等障碍而难以架设线缆。长期以来，水文工作者都是靠手测、目测收集水 库水 文信息 ， 直接影响到测报的精度和成果质量。 利用 模拟水库无线 监控 测 系统采集数据，不但可提高精确度，还可以使水文工作者告别传统的工作方式。而且水文信息安全防范要求高，采用有线通讯在遇到刮风、暴雨、决口等灾害时，线路一断，水文信息就无法及时传递上去，因此有线传输的抗灾性比较差，难以适应高可靠性要求，加之 水库区域 地形复杂、偏僻，铺设光纤成本也比较高。相比之 下，无线通信布线简单、方便，抗灾性比较好，成本也比较低，可大量节省投资。 用户采用无线监控解决方案，可迅速方便地在 采集水库 各种需 要的实时数据，而且可以 对现有的 无线 监控系统进行扩展 升级 ，具有很强的灵活性和可扩充性。可实现真正意义的实时水文信息的采集和监控、统一管理。 本课题中，利用自动控制 、计算机网络和无线通讯新技术 来构成无线监测系统 ， 采用 CC1100 无线模块来进行无线传送， 具有实时信息自动采集 、 传输、 无线 监控、远程数据和图像传输、信息 、 查询等功能 ， 可实时监控管理区水库 的 情况。 该系统信息 传递速度快，结构简 单 ，全面实现了水文监测自动化。 1.4 本课题的主要研究工作和各章节内容安排 本课题主要研究如何设计模拟水库监测系统的问题。由于关键在于数据的无线通讯传输上，所以必须对 CC1100 模块等硬件特性要有一定的研究，要设计好功能实现的过程，实际上，整个课题的难点就在于调试上。 各章内容安排：第一二章两章主要是基础理论知识的介绍。主要有本课题的研究意义、模拟水库监测系统的相关理论知识以及简要的分析了一下所用到芯片相关理论及应用；第三章主要从总体方面分析系统的设计思路以及用到的相关原理；第四章是本次系统设计的硬 件电路设计部分，详细分析了每一模块的原理、功能、相关原理图以及元件和参数的选择；第五章阐述了系统的软件部分，介绍了各模块软件的编译流程图，并对部分程序进行了分析；第六章和第七章主要讲述了系统的干扰和调试情况；最后是主要是总结和参考的文献及附录，在附录中介绍采集部分程序， CC1100 无线模块通讯代码 , 步进电机控制程序 ,串口通讯程序及上位机的 VC 监测界面的编译程序。 2 相关技术和基本理论介绍 nts 2.1 CC1100 无线模块的相关特性 图 2.1 CC1100 无线模块轮廓图 2.1.1 CC1100 无线模块接口电路 图 2.2 CC1100无线模块的接口电路 图 CC1100 单片无线收发器工作在 433/868/915MHZ 的 ISM 频段由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率放大器一个晶体震荡器和一个调节器组成。工作特点是自动产生前导码 和 CRC 可以很容易通过 SPI 接口进行编程配置，电流消耗低。 表 2.1 CC1100接口电路 的引脚特性 引脚编号 引脚名 引脚类型 描述 1,2 VCC 电源输入 1.9V-3.6V之间 3 SI 数字输入 连续配置接口，数据输入 4 SCLK 数字输入 连续配置接口，时钟输入 5 SO(GD01) 数字输出 连续配置接口，数据输出 当 CSn为高时为可选的一般输出脚 6 GDO2 数字输出 一般用途的数字输出脚： 测试信号 ， FIFO状态信号 ， 时钟输出，从 XOSC向下分割 连续输入 TX数据 nts 7 CSn 数字输入 连续配置接口，芯片选择 8 GDO0 一般用途的数字输出脚： 测试信号 FIFO状态信号 时钟输出，从 OSC向下分割 连续输入 TX数据 9,10 GND 地 (模拟 ) 模拟接地 2.1.2 CC1100 无线模块的特性与应用 (1) CC1100无线模块的特性 VCC脚接电压范围为 1.9V-3.6V之间，不能在这个区间之外，超过 3.6V将会烧毁模块。推荐电压 3.3V左右。 除电源 VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的 5V单片机 IO口直接相连，无需电平转换。当然对 3V左右的单片机更加适用了。 硬件上面没有 SPI的单片机也可以控制本模块，用普通单片机 IO口模拟 SPI不需要单片机真正的串口介入，只需要普通的单片机 IO口就可以了，当然用串口也可以了。 9脚， 10脚为接地脚 ,需要和母板的逻辑地连接起来 排针间距为 100mil,标准 DIP插针，如果需要其他封装接口，比如密脚插针，或者其他形式的接口，可以联系我们定做。 与 52系列单片机 P0口连接时候，需要加 10K的上拉电阻 ,与其余口连接不需要 .其他系列的单片机，如果是 5V的，请参考该系列单片机 IO口；输出电流大小，如果超过 10mA，需要串 联电阻分压，否则容易烧毁模块 ! 如果是 3.3V的，可以直接和 CC1100模块的 IO口线连接。 (2) CC1100模块的应用 在本系统中，采用的 CC1100无线模块的工作电压是 3.3V,频率波段为 300-348 MHz、400-464 MHz和 800-928 MHz，有很高的灵敏度（ 1.2kbps， 1数据包误差率），可编程控制的数据传输率可达 500kbps，有较低的电流消耗（ RX中 15.6mA， 2.4kbps， 433MHz），有可编程控制的输出功率，其所有的支持频率可达 +10dBm，有优秀的接收器选择性 和模块化性能。 CC1100无线模块中有极少的外部元件：芯片内频率合成器，不需要外部滤波器或 RF转换，可编程控制的基带调制解调器；有理想的多路操作特性，有可控的数据包处理硬件，可快速频率变动合成器带来的合适的频率跳跃系统，有可选的带交错的前向误差校正，有单独的 64字节 RX和 TX数据 FIFO高效的 SPI接口：所有的寄存器能用一个“突发”转换器控制，有数字 RSSI输出与遵照 EN 300 220(欧洲 )和 FCC CFR47 Part 15 标准的系统相配，还有自动低功率 RX 拉电路的电磁波激活功能，并拥有许多强 大的数字nts 特征，使得使用廉价的微控制器就能得到高性能的 RF系统。 CC1100 无线模块还包含集成模拟温度传感器，及能自由引导的绿色数据包，能对数据包导向系统的灵活支持：对同步词汇侦测的芯片支持，地址检查，灵活的数据包长度及自动 CRC处理。还有可编程信道滤波带宽 OOK 和灵活的 ASK整型支持 2-FSK， GFSK和MSK 支持自动频率补偿，可用来调整频率合成器到接收中间频率对数据的可选自动白化处理；对现存通信协议的向后兼容的异步透明接收 /传输模式的支持可编程的载波感应指示器 ，可编程前导质量指示器及在随机噪声下改 进的针对同步词汇侦测的保护，支持传输前自动清理信道访问（ CCA），即载波侦听系统 ，支持每个数据包连接质量指示。 CC1100 无线模块是一种低成本真正单片的 UHF 收发器，为低功耗无线应用而设计。电路主要设定为在 315、 433、 868和 915MHz的 ISM和 SRD（短距离设备）频率波段，也可以容易地设置为 300-348 MHz、 400-464 MHz 和 800-928 MHz 的其他频率。 RF 收发器集成了一个高度可配置的调制解调器。这个调制解调器支持不同的调制格式，其数据传输率可达 500kbps。通过开启集成 在调制解调器上的前向误差校正选项，能使性能得到提升。 CC1100 无线模块为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清晰信道评估、连接质量指示和电磁波激发提供广泛的硬件支持。 CC1100 的主要操作参数和 64 位传输 /接收FIFO（先进先出堆栈）可通过 SPI接口控制。 本课题通过实验验证，系统中使用的 CC1100 无线模块的功效距离大约 1.2 公里，只要再对其进行一些技术上的改进，可以确定地说，在以后对水库无线远程监控的应用中，它会起到非常大的作用。 2.2 串口通讯应用 串行通信是指数据的各位是一位一位得按顺 序传送的通讯方式。它的突出优点是只需要一根传输线，甚至可以利用电话线作为传输线，这样就大大降低了传输成本，特别使用于远距离通讯。其缺点是传送速度较低。假如并行传送 N位数据所需要的时间为 T，那么串行传送的时间至少为 NT，而实际上总是大于 NT。 (1) 串行通讯的两种基本方式 围绕着当两个设备进行串行通讯时，如何才能保证接受机接受到正确的字符这个问题，通常采用通讯双方都认可的两种传送方式（即通信方式）。 异步传送方式 在异步传送方式中，字符是按帧格式进行发送的。在帧格式中，先是一个起始位“ 0”，然后是 5至 8位数据。异步传送方式规定低位在前，高位在后；接下来是奇偶校验位（可略）；最后一位是停止位“ 1”。异步通信的帧格式如图 2.3所示。 nts n-1 第 N个字符（一串行帧） n+1 起始位 数 据 位 校验位 停止位 图 2.3 异步通信的帧格式 这种传送方式利用每一顿的起、止 信号来建立发送与接收之间的同步。其特点是：每一帧内部各位均采用固定的时间间隔，但帧与帧之间的时间间隔是随机的。接收机完全靠每一个帧的起始位与停止位来识别字符传送是正在进行还是已经结束，或是一个新的字符。这也就是“异步”的涵义所在。必须指出，在异步传送时，同步时钟脉冲并不传送到接收方，即双方各用自己的时钟源来控制发送和接收。本系统中所用到的串口通讯程序，就是采用了异步传送方式。 同步传送方式 同步传送方式是一种连续传送的方式，它不必像异步传送方式那样要在每个字符都加上起止位， 而是在要传送的数据块前加上同步字符 SYN，而且数据没有间隙，如图 2.4所示，使用同步传送方式，可以实现高速度，大容量的数据传送。 开始 终止 同步字符 同步字符 数据段 CRC字符 1 CRC字符 2 图 2.4 串行通讯的同步传送方式 在同步传送中，为了保证接收正确无误，发送方除了传送数据外，还要将时钟信号同时传送。 在串行通讯中有一个重要的指标叫做波特率。它定义为每秒钟传送的二进制数码的位数 ，以位 /秒作为单位。波特率反映了串行通讯的速率，也反映了对传输通道的要求，波特率越高，要求传输通道的频带就越宽。 在异步通讯中，波特率为每秒传送的字符数和每个字符位数的乘积。 (2) 串行口的工作方式 串行口控制寄存器 SCON格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SCON 图 2.5串行口控制寄存器 SCON格式 SM0， SM1为串行口工作方式选择位。可选择四种工作方 式，如表 2.2所示。表中 f为单片机时钟频率。 表 2.2 串行口工作方式选择 SM0 SM1 方 式 功 能 波特率 0 0 0 同步移位寄存器 f/12 P 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P 1 0 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI nts 0 1 1 10位异步收发 可变 1 0 2 11位异步收发 F/64或 f/32 1 1 3 11位异步收发 可变 由于本 设计 中 只用到方式 1，故在此详细介绍工作方式 1。 在方式 1状态下，串行口为 8位异步通信接口。一帧信息位 10位： 1位起始位（ 0），八位数据位（低位在前）和 1位停止位（ 1）。 TXD位发送端， RXD为接收 端，波特率可变。 发送 串行口以方式 1发送时，数据由 TXD端输出， CPU执行一条写入 SBUF 的指令后，便启动串行口发送，发送完一帧信息时，将发送中断标志 TI置 1。 方式 1发送时的定时信号，即发送移位脉冲，是由定时器 1送来的溢出信号经过 16或 32分频（取决于 SMOD 的值）而取得的，因此其波特率是可变的。 接收 方式 1接收是在 REN 位置 1的前提下，从搜索到起始位而开始的，在无信号时， RXD的线的状态为 1，当检测到存在由 1 到 0 的变化时，即认为收到个字符的起始位，接收过 程随即开始，在接受移位脉冲的控制下，把接受到的数据一位一位地移入接收寄存器，直到 9位数据（包括 1 位停止位）全部收齐。在 9位数据收齐之后，还必须同时满足以下两个条件，这次接收才能被真正确认： RI=0； SM2=0或接收到地停止位为 1。 当满足这两个条件时，便将接收移位寄存器中的 8 位数据存入串行口数据缓存器SBUF，收到的停止位则进入 RB8,并使接收中断标志 RI 置 1。若这两个条件不满足，则所接收的数据无效，串行口接着又开始寻找下一个 起始位，准备接收下一帧数据。 2.3 传感器应用 2.3.1 水流量传感器的应 用 (1) 流量传感器的基本特性 流量范围是 1 30L/MIN，工作电压范围是 3.5 24VDC，脉冲特性 F（ 8.5Q 3）（ Q=L/MIN） ,误差为 5%， 该水流量传感器 与相关电路配合可监测实时流量或计算累计流量 ， 输出信号 为脉 冲 信号。 nts 图 2.6 流量传感器轮廓图 该 水流量传感器是利用霍尔元件的霍尔效应来测量磁性物理量。在霍尔元件的正极串入负载电阻，同时通上 5V的直流电压并使电流方向与磁场方向正交。当水通过涡轮开关壳推动磁性转子转动时，产生不同磁极的旋转磁场，切割磁感应线，产生高低 脉冲电平。由于霍尔元件的输出脉冲信号频率与磁性转子的转速成正比，转子的转速又与水流量成正比。其脉冲信号频率的经验公式见式 (1)。 f=8.1q-3 (1) 式中： f 脉冲信号频率， H2;q 水流量， L min 由水流量传感器的反馈信号通过控制器判断水流量的值。 (2) 水流量传感器的构造 水流量传感器主要由铜阀体、水流转子组件、稳流组件和霍尔元件组成。它装在 模拟水库中，用来 测量 水 流量。当水流 过转子组件时，磁性转子转动，并且转速随着流量成线性变化。霍尔元件输出相应的脉冲信号反馈给控制器，由控制器判断水流量的大小，调节控制比例阀的电流。水流量传感器从根本上解决了压差式水气联动阀启动水压高以及翻板式水阀易误动作等缺点。它具有反映灵敏、安全可靠、连接方便利启动流量超低(1.5L min)等优点。 水流转子组件主要由涡轮开关壳、磁性转子 、 制动环组成。使用水流开关方式时，其性能优于机械式压差盘结构，且尺寸明显缩小。当水流通过涡轮开关壳，推动磁性 子旋转，不同磁极靠近霍尔元件时霍尔元件导通，离开时霍尔元件断 开。 (3) 水流量传感器的工作原理 在本系统中，利用水流量传感器的特性，设计了一个小型的模拟水库。用一般 用于给金鱼供氧 的小型抽水换氧机作为抽水机，抽 动水流运动 ，使水流 通过水流量传感器的涡轮，水流量传感器开始 采集数据 .通过调整连接在抽水机与水流量传感器间的导水管的高度来调整水流量大小；下位端数码管显示所测水流量值 。测得的流量值相当好 ， 可以精确到毫秒， 误差几乎可以忽略 不计 。 nts 2.3.2 超声波传感器的应用 图 2.7 超声波传感器 本系统设计中，使用了 一对超声波传感器，配置相应的电路，来实现对模拟水库水位的测量。 (1) 超声波传感器包括发送和接收两部分，电路图介绍如下： nts 图 2.8 超声波发送 电路 由 三个 NPN三极管构成差动 放大电路 ，其 放大倍数 由电阻 R7， R8和 R9等电阻 决定 ，所采集的信号波从 J6口输入，经由 NPN管级数放大，在消除共模干扰后，从 J6口发送出去。 图 2.9 超声波接收电路 超声波换 接收电路所接收 到的 从发送端传来的 微弱信号， 要经过 LM358芯片进行 放大 ，使得所采集的信号足够大，然后
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