可调节浮球式液位计的研究与设计

摘要

液位计是指在工业生产测量过程和自动化控制系统中用来显示液位并控制液位的仪表。目前，在石化产业、工业进程监测、金属冶炼、水文勘测、发电等领域被广泛应用器液位测量设备进行检测控制。随着数字电路技术的飞速发展，传统液位计都在向数字化，高精度化发展，在一些大型工程项目中大量应用了各种高精度液位计。同时，精度以及量程的提高也代表着所需要付出的代价的提高。
　　浮球液位计是以阿基米德浮力定律为基础而发展起来的液位测量设备，具有构造相对简单，安装方便，系统稳定可靠，测量精度好等特点。普遍应用于高温、高压、性状粘稠、含有杂质的介质，还有像柏油、含石腊等油品以及易燃易爆、带有强烈腐蚀性等介质的液体高度或者分界面位置的不间断测量。
　　论文首先对本课题的浮球式液位计的设计原理、行业发展现状和液位计的类别进行一个简单的介绍概括。介绍了浮球液位计的应用原理和本设计采用检测方法，并展示了软硬件设计框图和硬件电路的几个主要模块，说明了各个模块的相应功能。与此同时，文章还介绍了软件实现的总体流程图一个相关子模块的编程思路。
　　在设计思路上，为了实现较高的性价比，采用较为传统的浮球式液位测量方法，采用单片机(PIC16F886)进行计算处理，使用八段式LCD液晶显示屏实时的液位数据，设计3个按键完成多种菜单选择及多种参数设置和校正功能，在成本控制上取得了较好的成果;在软件上，在编程过程中充分考虑单片机特性，合理使用各种编程手段，极大地减少程序量，并利用多种手段提高单片机程序运行周期，提高代码运行效率;在算法上，通过引入阻尼算法，在消除液面剧烈波动引起液位数据的失真方面取得了较大改进，获得了比较好的效果;并为工业自动化控制提供4-20mA电流输出信号。
　　本文最后通过对本设计进行测试总结分析，认为本设计的可调节式浮球液位计工作稳定，显示准确，符合实际应用需要。文章最后对设计的缺陷进行分析并对未来改进方向进行了展望。

目录

摘要

1 绪论

1．1 液位计概述

1．1．1 传统液位计分类

1．1．2 浮球式液位计概述

1．1．3 浮球式液位计研究现状

1．2 本文的主要工作和结构安排

1．2．1 本文的主要工作

1．2．2 本文的结构安排

1．3 本章小结

2 浮球式液位计的整体设计

2．1 系统分析

2．2 实际液位计算公式推导

2．3 系统软硬件设计框图

2．4 实际产品介绍

2．4 本章小结

3 硬件模块设计

3．1 主要硬件元件概述

3．1．1 电位计

3．1．2 单片机PIC16F886

3．1．3 D／A转换模块

3．1．3 LCD液晶显示模块

3．2 实际电路设计

3．3 本章小结

4 软件模块设计

4．1 软件开发环境

4．2 程序变量定义

4．3 系统主程序

4．3．1 单片机的定时器模块

4．3．2 系统主程序

4．4 测量计算模块

4．4．1 数据处理子程序

4．4．2 换算子程序

4．5 键盘、显示模块

4．5．1 键盘处理模块

4．5．2 液昌显示模块

4．6 本章小结

5 系统测试与误差分析

5．1 测试环境

5．2 实验结果及误差分析

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 不足和展望

参考文献

致谢

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