CN104864938A

CN104864938A - 一种超声波液位监控人机交互技术

Info

Publication number: CN104864938A
Application number: CN201410070221.6A
Authority: CN
Inventors: 楼旭阳
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2015-08-26

Abstract

本发明公开了一种超声波液位监控人机交互技术，基于单片机设计的超声波液位监控系统可测量、显示液位，并通过串行通信将液位数据上传到PC机实现实时监测、设定液位报警阈值、数据存储等功能，从而丰富超声波液位监控的人机交互能力，实现高测量精度、短响应时间、非接触测量、性能稳定的液位监控。

Description

一种超声波液位监控人机交互技术

技术领域

本发明涉及人机交互和智能监控领域，具体地说是一种超声波液位监控人机交互技术。

背景技术

液位监控在日常生活及工业领域中应用相当广泛，如汽车油箱液位，大型储油罐、水塔水位控制等。传统的液罐内液位测量是采用标尺法，主要靠人工操作，在每个液罐内外面都有尺码标记，当需要测量液位时，工作人员需要在液罐顶端打开顶盖，通过眼睛观察或用标尺插到液罐内与外面的尺码进行比较，确定液面所处的位置，从而记录液位的变化，可见该方法灵活性不强、较麻烦、测量误差也较大。特别是，当检测一些具有高温、高压、低温、低压、有辐射性、毒性、易挥发易爆等特殊液体时，不能在现场直接进行检测，也无法进行人工检测，因而要求液位测量装置具有高灵敏度、高精度、高强度的性能，并且能在恶劣环境下具有持续稳定工作的特点。

近年来，超声波非接触式测量液位技术得到了越来越广泛的应用。超声波测量液位的基本原理是超声探头发出的超声脉冲信号“在气体中传播”到达液体的界面后被反射，利用接收到回波信号可得到超声波往返的传播时间，再根据其传播速度和传播时间可计算出传播距离从而得到液位高度。超声波测量方法具有测量精度高、响应时间短、实时测量、非接触测量、性能稳定可靠的优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波液位监控人机交互技术，开发一个基于单片机的超声波液位监控系统，可测量、显示液位，并通过串行通信将液位数据上传到PC机实现实时监测，上位机通过VB软件编制人性化界面，可以很方便地设定液位高度，当测量的液位高度超出设定范围时，可发出报警信号，提醒工作人员进行手动控制。

为了解决上述的技术问题，本发明采取以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种超声波液位监控人机交互技术包括主控单元、测量模块、显示模块、通信模块、控制输入、声光报警装置和电源模块。所述主控单元是由STC89C52单片机、复位电路、晶振所组成；所述测量模块由超声波探头、超声波模块组成；所述显示模块由MAX7219与6位数码管组成；所述通信模块由串行通信模块和PC机组成；所述控制输入主要是指键盘。

所述超声波模块采用由TL074、ST202、EM78组成的HY-SRF05超声波测距模块，模块包括超声波发射器、超声波接收器和控制电路，测量精度可高达3mm。

所述STC89C52单片机与复位电路、晶振构成单片机最小系统，STC89C52单片机直接通过输入输出口控制超声波模块和超声波探头检测液位数据，并利用MAX7219与6位数码管组成的数据显示模块显示测量数据，并将测量数据通过串行通信模块上传给PC机进行人机交互显示；PC机的控制界面可以设置液位报警阈值，当检测到的数据超过报警阈值时，通过串行口发送命令给STC89C52单片机，进而控制声光报警装置进行报警。

所述键盘用于控制或设置显示数据或报警阈值；所述电源模块分别给所述各个模块提供电源。

所述超声波液位监控人机交互技术还可以在PC机控制界面中增加串口设置、历史数据曲线、实时数据曲线、数据保存、取消报警等功能，从而丰富超声波液位监控的人机交互能力，提高液位监控的管理效率。

与现有的液位监控技术相比，本发明提供的一种超声波液位监控人机交互技术测量精度高、响应时间短、人机交互性强、实时测量、非接触测量、性能稳定，并具有自动超限报警、数据记录、曲线显示等功能。

附图说明

图1是本发明技术的系统框图。

图2是本发明技术的系统具体子模块框图。

图3是本发明技术的PC机控制界面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供的一种超声波液位监控人机交互技术系统框图如图1所示。图2显示了系统具体子模块框图。系统框图包括主控单元、测量模块、显示模块、通信模块、控制输入、声光报警装置和电源模块。其中，主控单元是由STC89C52单片机、复位电路、晶振组成；测量模块由超声波探头、超声波模块组成；显示模块由MAX7219与6位数码管组成；通信模块由串行通信模块和PC机组成；控制输入主要是指键盘。

具体工作过程如下：

由STC89C52单片机与复位电路、晶振构成单片机最小系统，STC89C52单片机通过输入输出口控制超声波模块和超声波探头检测液位数据，为提高抗干扰能力，测量数据经过均值滤波后，利用MAX7219与6位数码管组成的数据显示模块显示出液位数据，同时将测量数据通过串行通信模块上传给PC机进行人机交互显示，PC机通过VB软件编制的控制界面(如图3所示)可以设置液位报警阈值，当检测到的液位高度超过设定阈值时，通过串行口发送命令给STC89C52单片机，进而控制声光报警装置进行报警。

Claims

1.一种超声波液位监控人机交互技术，其特征在于，包括主控单元、测量模块、显示模块、通信模块、控制输入、声光报警装置和电源模块。

2.根据权利要求1所述的一种超声波液位监控人机交互技术，其特征在于，所述主控单元是由STC89C52单片机、复位电路、晶振所组成；所述测量模块由超声波探头、超声波模块组成；所述显示模块由MAX7219与6位数码管组成；所述通信模块由串行通信模块和PC机组成；所述控制输入主要是指键盘。

3.根据权利要求1所述的一种超声波液位监控人机交互技术，其特征在于，所述STC89C52单片机与复位电路、晶振构成单片机最小系统，STC89C52单片机直接通过输入输出口控制超声波模块和超声波探头检测液位数据，并利用MAX7219与6位数码管组成的数据显示模块显示测量数据，并将测量数据通过串行通信模块上传给PC机进行人机交互显示；PC机的控制界面可以设置液位报警阈值，当检测到的数据超过报警阈值时，通过串行口发送命令给STC89C52单片机，进而控制声光报警装置进行报警。

4.根据权利要求1所述的一种超声波液位监控人机交互技术，其特征在于，所述电源模块分别给所述各个模块提供电源。

5.根据权利要求1所述的一种超声波液位监控人机交互技术，其特征在于，所述超声波液位监控人机交互技术还可以在PC机控制界面中增加串口设置、历史数据曲线、实时数据曲线、数据保存、取消报警等功能，从而丰富超声波液位监控的人机交互能力，提高液位监控的管理效率。

6.根据权利要求2所述的键盘，其特征在于，用于控制或设置显示数据或报警阈值。

7.根据权利要求2所述的超声波模块，其特征在于，采用由TL074、ST202、EM78组成的HY-SRF05超声波测距模块，模块包括超声波发射器、超声波接收器和控制电路，测量精度可高达3mm。