CN103389138A - 基于msp430单片机的称重式液位仪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于MSP430单片机的称重式液位仪系统，主要由MSP430F1222芯片，以及与MSP430F1222芯片连接的信息采集转换电路和控制驱动电路、电源系统构成。本发明的优点在于：能自行进行测量并能计算其重量。
Description
技术领域
本发明涉及液位测量控制，具体是指基于MSP430单片机的称重式液位仪系统。
背景技术
液位测控仪是属于智能化仪器仪表的一种（指采用了微处理器的仪器仪表），其发展始于70年代。它是一种集测量与控制于一体的智能化产品，适用于石油化工、冶金、电力、制药、环保等行业中各种介质的液位测量。本仪器主要针对罐体内液体进行测量并能计算其重量，适用于对各种液态物质进行静态和动态测量与监控，并具有超限报警和主-从站模式联网功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能进行测量并能计算其重量的基于MSP430单片机的称重式液位仪系统。
本发明的实现方案如下：基于MSP430单片机的称重式液位仪系统，主要由MSP430F1222芯片，以及与MSP430F1222芯片连接的信息采集转换电路和控制驱动电路、电源系统构成。
所述信息采集转换电路包括传感器、以及与传感器连接的V/F转换电路，所述V/F转换电路与MSP430F1222芯片连接。
所述传感器为压力传感器或\和超声波传感器或\和浮子式传感。
所述控制驱动电路包括电磁阀、以及与电磁阀连接的控制电路，所述控制电路与MSP430F1222芯片连接。
所述MSP430F1222芯片还连接有声光报警、键盘、液晶驱动接口，通信电路；所述液晶驱动接口连接有液晶显示器；所述通信电路连接有从机。
一般情况下在液位测量中所采用的传感器有：压力传感器、超声波传感器、浮子式传感器等，由于系统设计中要求在测量液位的同时还要实现液体重量的检测。在液罐内，液体重量P的检测可直接利用计算得到，即P=H*S*ρ（H为液体高度CM；S为圆面积M2；ρ为液体比重），因此只有提高液位测试的分辨率才能保证液体重量测试的精度，本系统中液位测试分辨率为1cm。另外，考虑到压力传感器接口电路相对采用超声波传感器的接口电路要简单，因此确定采用压力传感器。
MSP430F1222芯片为低功耗16位单片机，具有典型的SOC特点，集成大量外设。尤其是其内部集成的波特率微调器，可以使MSP430F1222芯片在不低于32768HZ的任意晶振（但不能超过MSP430F1222芯片对晶振要求的上限）下工作时，其通信波特率的选择可不受波特率因子不能带有小数的限制，即：在波特率的允许范围内可使用任意频率的晶振。另外，由于MSP430F1222芯片内部集成了温度传感器，可以很方便的实现对测液位所用的压力传感器的温度补偿。而且MSP430F1222芯片针对不同的应用而由各种不同的模块组成，这些微控制器被设计为可用电池工作，并且可以使用很长时间。
由于系统的执行部件为电磁阀，易产生电磁干扰，因此为能够可靠的工作必须要使系统具有较高的抗干扰性。
一种方法是直接利用MSP430F1222芯片内部的A/D转换器，其特点是：无须外围电路，采样速度快，但抗干扰能力较差。
另一种方法是使用V/F转换电路来实现A/D转换。由于V/F变换是利用积分电容的电荷平衡原理实现电压频率转换，因此该方式稳定性好，分辨率高，信号线少，便于实现光电隔离以提高系统的抗干扰性，但转换速度相对较慢。
考虑到压力信号是一个缓变信号，一般无须快速采样，为使系统具有较高的抗干扰性，根据分析对比，选择采用V/F转换电路来实现对压力信号的处理，计算处理较简单，在测量精度方面也能达到使用要求，并且易于做到实时控制。
本系统通过压力传感器进行液体压力的数据采集，经过/F转换电路进行液位高度和液体重量的标定，实现高精度的测量。当容器内的液位值超过了设定值或警戒值时，系统自动启动报警电路进行声光提示报警。用户可以通过键盘设定液位的上、下限值和进液、出液量等参数，以便使容器内液位保持设定的液位值。系统采用大屏幕液晶汉字显示，可以显示出当前液位值、设定的液位上下限值、容器内当前液体重量和进液、出液阀门的状态等。
本发明的优点在于：能自行进行测量并能计算其重量。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示。
基于MSP430单片机的称重式液位仪系统，主要由MSP430F1222芯片，以及与MSP430F1222芯片连接的信息采集转换电路和控制驱动电路、电源系统构成。
所述信息采集转换电路包括传感器、以及与传感器连接的V/F转换电路，所述V/F转换电路与MSP430F1222芯片连接。
所述传感器为压力传感器或\和超声波传感器或\和浮子式传感。
所述控制驱动电路包括电磁阀、以及与电磁阀连接的控制电路，所述控制电路与MSP430F1222芯片连接。
所述MSP430F1222芯片还连接有声光报警、键盘、液晶驱动接口，通信电路；所述液晶驱动接口连接有液晶显示器；所述通信电路连接有从机。
一般情况下在液位测量中所采用的传感器有：压力传感器、超声波传感器、浮子式传感器等，由于系统设计中要求在测量液位的同时还要实现液体重量的检测。在液罐内，液体重量P的检测可直接利用计算得到，即P=H*S*ρ（H为液体高度CM；S为圆面积M2；ρ为液体比重），因此只有提高液位测试的分辨率才能保证液体重量测试的精度，本系统中液位测试分辨率为1cm。另外，考虑到压力传感器接口电路相对采用超声波传感器的接口电路要简单，因此确定采用压力传感器。
由于系统的执行部件为电磁阀，易产生电磁干扰，因此为能够可靠的工作必须要使系统具有较高的抗干扰性。
一种方法是直接利用MSP430F1222芯片内部的A/D转换器，其特点是：无须外围电路，采样速度快，但抗干扰能力较差。
另一种方法是使用V/F转换电路来实现A/D转换。由于V/F变换是利用积分电容的电荷平衡原理实现电压频率转换，因此该方式稳定性好，分辨率高，信号线少，便于实现光电隔离以提高系统的抗干扰性，但转换速度相对较慢。
考虑到压力信号是一个缓变信号，一般无须快速采样，为使系统具有较高的抗干扰性，根据分析对比，选择采用V/F转换电路来实现对压力信号的处理，计算处理较简单，在测量精度方面也能达到使用要求，并且易于做到实时控制。
本系统通过压力传感器进行液体压力的数据采集，经过/F转换电路进行液位高度和液体重量的标定，实现高精度的测量。当容器内的液位值超过了设定值或警戒值时，系统自动启动报警电路进行声光提示报警。用户可以通过键盘设定液位的上、下限值和进液、出液量等参数，以便使容器内液位保持设定的液位值。系统采用大屏幕液晶汉字显示，可以显示出当前液位值、设定的液位上下限值、容器内当前液体重量和进液、出液阀门的状态等。
如上所述，则能很好的实现本发明。
Claims (5)
1.基于MSP430单片机的称重式液位仪系统，其特征在于：主要由MSP430F1222芯片，以及与MSP430F1222芯片连接的信息采集转换电路和控制驱动电路、电源系统构成。
2.根据权利要求1所述的基于MSP430单片机的称重式液位仪系统，其特征在于：所述信息采集转换电路包括传感器、以及与传感器连接的V/F转换电路，所述V/F转换电路与MSP430F1222芯片连接。
3.根据权利要求2所述的基于MSP430单片机的称重式液位仪系统，其特征在于：所述传感器为压力传感器或\和超声波传感器或\和浮子式传感。
4.根据权利要求1所述的基于MSP430单片机的称重式液位仪系统，其特征在于：所述控制驱动电路包括电磁阀、以及与电磁阀连接的控制电路，所述控制电路与MSP430F1222芯片连接。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的基于MSP430单片机的称重式液位仪系统，其特征在于：所述MSP430F1222芯片还连接有声光报警、键盘、液晶驱动接口，通信电路；所述液晶驱动接口连接有液晶显示器；所述通信电路连接有从机。
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