【《基于单片机的船舶液位监测系统设计与实现》12000字（论文）】

基于单片机的船舶液位监测系统设计与实现摘要随着社会的发展，海上船舶航行的安全性越来越受到重视。在海上航行过程中，船舶在风浪或外力的影响下处于摇晃状态，影响了船舶航行的稳定性。液位监测是重要的参考标准。可以根据液位的倾斜度计算船舶的稳定性并进行预警。近年来，新型电子技术和单片机发展迅速，它们具有集成功能化，数字智能化，方便和低成本等诸多优点。这些优点足以将其应用于更高精度的液位监测系统设计中。本文主要介绍以STC89C52单片机为主要控制单元，LCD1602液晶显示超声波传感器以测量液位数据，ADXL345重力加速度传感器以测量液位倾角，该倾角的结果分别用红黄绿三种不同颜色的LDE灯来表示重度倾斜、轻度倾斜、无倾斜，并进行预警。硬件电路从传感器，液晶显示器，LDE极限预警等中进行了更详细的介绍，并通过流程图进行了近一步说明。通过软硬件的联合调试，解决了传感器进行液位测距和液面倾斜的问题。单片机对测量的液位距离和倾斜程度进行处理，在一定范围内，液晶屏上显示测距数据和加速度分量，实现了液位监测的模拟。关键词：MCU；超声波传感器；ADXL345；新型液位监测；目录1绪论 [20]。利用超声波测距而进行的相关实验与设计也渗透在生活的方方面面，此外，我还了解了超声波测距在日常生活中其他领域的应用，例如高速公路上的汽车栏杆，扫地机器人等。我设计的液位监控系统的设计也与其他传统的液位监控系统设计也有不同之处，不同的点在于当船舶在海上行驶时，加入重力加速度传感器以更好的检测液位的动态过程，它是液位倾斜度的一种检测，在传统液位水平和对专业知识的理解上进行创新。为了更好完成本论文的设计和研究工作，我查阅了许多资料，对该方案进行了多次演示，最后总结出一些思路。在系统设计过程中，严格按照系统的总体设计进行了需求分析，实现了软硬件和各个电路的详细设计，调试了系统的开发步骤，分阶段完成了任务书中的计划。尽管该课题已经完成了许多方面的工作，但是由于该课题尚处于初始探索阶段，因此仍有一些地方需要改进。对于以后的工作，需要进一步探索和改进的领域如下：（1）在本系统的设计中，主要工作都是STC89C52单片机来完成对于超声波传感器和重力加速度传感器的数据采集和发送的，从而达到船舶在受到外力影响的情况下，液位进行智能检测，使得船舶在海上行驶更加稳定更加安全。而船舶的液位监测系统还需要更多方的智能检测，比如舱底水压系统液位监测、船舶日常饮用水位监测、油水监测等，而这些方面的监测更智能、更精确的设备来实现。（2）采用其他算法或其他设备来提高测距精度。因为在实际的应用中需要考虑海水的温度、天气的湿度等外界环境的影响。本液位监测系统在硬软件上完成了课题设计的功能，系统具有体积小、灵敏度高，实用性较强的特点，符合课题的指标要求，在有限的时间内完成了理论与实践的结合。参考文献CinazB,KennH.HeadSLAM-SimultaneousLocalizationandMappingwithHead-mountedInertialandLaserRangeSensors//Proceedingsofthe12thIEEEInternationalSymposiumonWearableComputers.Pittsburgh,USA:IEEECSPress,2018:3-10.WeiX.TheapplicationofZigbeetechnologyinthedesignofintelligentsocket.powersystemcommunication,2020,32(3):78-81.王峰.基于单片机的水位控制系统设计分析[J].科技创新与应用,2015(07):44.陶柳,朱红,刘星辰,张文浩,李瑞,王长义.一种新型阳台水培装置的设计组装与应用[J].农业工程技术,2020,40(19):76-79.周行政.单片机在电子技术中的应用[J].现代制造技术与装备,2020,56(12):135-136.荆盈,宗鸣.基于单片机的胶带输送机智能模糊检测系统设计[J].电气术,2020,21(07):14-19.鲁可,张晓东,马宏旭.基于单片机的超声波液位检测系统设计[J].机电工程技术,2014,43(08):13-16+35.马宏光.一体式多功能智能液位计研究与实现[D].上海工程技术大学,2020.李泽.基于FPGA的超声波液位检测系统关键技术研究[D].山东大学,2019.贺才军.ZigBee技术无线传感器网络在工业监控系统中的应用研究[D].湖南大学,2019.饶美丽,李雪岩,徐增勇.基于ZigBee煤矿监测系统的智能传感器设计[J].信息通信,2020,5(10):53-54.卢建军,孙佳.基于单片机的液位测量监控系统[J].电子质量,2020(10):29-34.洪传文,许建平,檀臻,李鹏伟,桑晓鸣.一种多功能液位计检定装置的设计与研究[J].计量技术,2020(07):35-38.刘美红.基于ARM的汽轮机监视保护系统设计与实现[D].武汉理工大学,2015.丁爱敏.基于Zigbee的电子货架标签系统设计[D].山东科技大学,2020.张一民,韩玉杰,徐宇.一种新型液位监测系统的设计[J].林业机械与木工设备,2009,37(03):37-38.梁建兴.基于IEEE802.15.4的无线传感器网络MAC层节能技术研究[D].西安电子科技大学,2020.李丽莉.基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的设计与实现[D].西南交通大学,2019.雷道振,张迎新,潘文裕.高精度动态液位检测系统[J].现代计量测试,1998(02):3-5.卢本,王君.材料成形过程的测量与控制[M].上海:机械工业出版社,2005.苑立波,阮顺龄,徐彦德.舰船光纤液位检测系统[J].船舶工程,1995(01):44-47+3.

附录附录1：实物图附件2：原理图附件3：主要程序清单#include"main.h"idatachardis0[36];//液晶显示暂存数组intmain(void){floatangle;//单精度实行偏转角角度变量floatdistance;//液位距离变量HardwareInit();while(1)//主循环{if(myReadFlag_tick){myReadFlag_tick=0;My_ADXL345_ReadAverage(10); //读取X,Y,Z三个方向的加速度值distance=My_UltWave_Trip();if(fabs(accel_Y)<1){LED_R=LED_OFF;LED_G=LED_ON;//系统无倾斜，绿灯亮LED_Y=LED_OFF;sprintf(dis0,"Distance:%4.0fmm",distance);//打印//此时可以测算距离并输出距离量LCD1602_Write_String(0,1,dis0);//显示面板对距离量进行显示}else{sprintf(dis0,"%.1f%.1f",accel_X,accel_Y);//打印LCD1602_Write_String(0,1,dis0);//显示if(fabs(accel_Y)<4){LED_R=LED_OFF;LED_G=LED_OFF;LED_Y=LED_ON;//中等倾斜，黄灯亮}else{LED_R=LED_ON;//重度倾斜，红灯亮LED_G=LED_OFF;LED_Y=LED_OFF;}}}if(mySendFlag_tick){//上传液晶显示数据mySendFlag_tick=0;}MyMessageProcess();//处理数据}}附件4：主要元器件清单序号元件名称元器件符号数量元件规格1电位器PR211032电阻R5110k3极性电容EC1110uF4晶振Y1111.0592M5电阻R3、R11、R12、R1341K6无极性电容