船载便携式水位突变预警系统的研制

摘要

本文对船载便携式水位突变预警系统的研制进行了阐述。针对因电站黑起动等特殊运行工况引发的水位突变，船舶易发生翻沉、搁浅等情况，首创性的研制了船载便携式水位突变预警系统，相对传统预警系统，其具有造价低、体积小、质量轻、安装简便等优点。船载便携式水位突变预警系统是以单片机STC89C52为控制中心，其主要针对船舶所在水域水位发生突变情况而研制，由温度测试电路、超声波发射接收电路、数据显示电路及报警电路组成。系统会安装在船上，随船而行，不管船舶是在航行还是在停泊，系统都会一直处于工作状态，其会先通过超声波传感器将船舶所在水域的水位测得并转换成电信号，经放大、滤波并转换为数字信号后输入单片机，再经由植入单片机内的程序将由这些数字信号转换所得的数据进行处理、计算，从而可得到船舶的左右干舷高度及船舶的横倾斜度。然后系统会通过由单片机控制的数码管将船舶的横倾斜度予以显示，若船舶的干舷高度或横倾斜度超过了预先设定的安全限值，系统还会通过单片机控制的报警电路报警，从而可更好、更及时的警示船员调整船舶姿态，进而能更好的保证船舶在水位突变情况下的安全。在船载便携式水位突变预警系统的研制过程中，虽考虑了环境温度的影响，并对超声波速度进行了补偿校正，但并未考虑如环境湿度、大气压强等其它因素可能会给系统运行带来的不利影响，所以最终研制出的船载便携式水位突变预警系统在测量精度上可能还有待进一步改进、提高。但由于该系统具有造价低、安装简便、使用简易、质量轻、体积小等优势，对于普通渔民或百姓来说还是具有较大实用价值的，更是可能被广泛应用的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 相关研究发展动向与现状

1．3 论文主要研究内容和章节安排

第二章 船载便携式水位突变预警系统总体方案设计及原理

2．1 系统总体方案设计

2．2 系统原理

2．2．1 超声波测水位原理

2．2．2 超声波波速补偿原理

2．2．3 系统工作原理

2．2．4 系统安全限值的确定

2．3 本章小结

第三章 船载便携式水位突变预警系统硬件设计

3．1 主控电路的设计

3．1．1 AT89C52单片机

3．1．2 振荡电路

3．1．3 复位电路

3．1．4 主控电路

3．2 温度测试电路的设计

3．2．1 DS18B20型温度传感器

3．2．2 温度测试电路

3．3 超声波发射接收电路的设计

3．3．1 40A25TR-1型超声波传感器

3．3．2 555定时器

3．3．3 发射电路

3．3．4 接收电路

3．4 显示电路的设计

3．4．1 七段数码管显示原理

3．4．2 CD4511译码器

3．4．3 显示电路

3．5 报警电路的设计

3．6 系统串行通信接口电路的设计

3．7 总电路图

3．8 本章小结

第四章 船载便携式水位突变预警系统软件设计

4．1 系统程序设计总体流程

4．2 系统程序设计说明

4．3 系统的初始化

4．4 系统对参数值的算取及显示

4．5 本章小结

第五章 船载便携式水位突变预警系统的仿真及误差分析

5．1 系统仿真

5．1．1 系统超声波发射电路的仿真

5．1．2 系统超声波接收电路的仿真

5．1．3 系统显示电路的仿真

5．1．4 系统主控电路的仿真

5．2 系统误差分析

5．2．1 温度的影响

5．2．2 大气压强、湿度的影响

5．2．3 计时误差

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文及参加的科研项目

附录