發(fā)布時間：2023-04-03 19:37

　　目前很多場合下的液位測量還是采用人工讀數(shù)方式,這種方式費時費力效率低,存在較大誤差,并且不適用于高溫、高壓等惡劣的應(yīng)用環(huán)境下。隨著當前科技水平的發(fā)展,對液位的自動化高精度測量要求也越來越高,研究一款智能化液位測量系統(tǒng)具有較好的工程應(yīng)用價值。本文采用線陣的CIS(接觸式圖像傳感器)來獲取透明容器內(nèi)不同介質(zhì)的液位特征信息,均勻光線透過透明容器在另一側(cè)用CIS接收液位的圖像信息,CIS在凹液面處接收到的透射光光強會有別于液體段和空氣段,通過采用一維圖像邊緣提取算法找出凹液面對應(yīng)的位置點,實時反映液位的變化。設(shè)計和完成了以STM32F407微控制器為核心的硬件電路,包括外圍工作電路、CIS信號采集電路、SD卡存儲電路、OLED顯示電路、按鍵和RS232通信電路等。此外完成了相應(yīng)的軟件設(shè)計,包括CIS驅(qū)動信號、一維液位圖像的提取算法、液位測量值的實時顯示、基于SD卡的Fat Fs文件系統(tǒng)移植、實時時鐘和超限報警可設(shè)定、RS232方式通信的上位機軟件。最后搭建了實驗平臺,對所研制的系統(tǒng)進行相關(guān)實驗驗證,結(jié)果表明系統(tǒng)能實時測量透明、半透明、不透明等三類液體液位變化,能夠?qū)崿F(xiàn)液位的實時高精度測量需求。

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景和意義
    1.2 液位測量技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究的主要內(nèi)容
第二章 測量方案設(shè)計
    2.1 設(shè)計思想
    2.2 測量裝置原理
        2.2.1 CIS傳感器簡介
        2.2.2 測量原理
        2.2.3 系統(tǒng)可行性分析
    2.3 本章小結(jié)
第三章 測量系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
    3.1 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計
    3.2 電源電路
    3.3 ARM微控制器基本外圍電路
        3.3.1 微控制器介紹
        3.3.2 時鐘、系統(tǒng)復位電路
        3.3.3 按鍵和下載調(diào)試接口電路
    3.4 CIS輸出信號調(diào)理電路
        3.4.1 CIS驅(qū)動電路
        3.4.2 濾波電路
        3.4.3 AD轉(zhuǎn)換電路
    3.5 信號數(shù)據(jù)緩存和SD卡存儲電路
        3.5.1 信號數(shù)據(jù)緩存電路
        3.5.2 SD卡存儲電路
    3.6 顯示和通信電路
        3.6.1 OLED顯示電路
        3.6.2 RS232通信電路
    3.7 PCB布板和焊接調(diào)試
    3.8 本章小結(jié)
第四章 測量系統(tǒng)軟件設(shè)計
    4.1 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計
    4.2 初始化模塊
        4.2.1 系統(tǒng)時鐘初始化
        4.2.2 RTC初始化
        4.2.3 GPIO初始化
        4.2.4 USART初始化
    4.3 CIS信號采集模塊
    4.4 OLED顯示模塊
    4.5 SD卡的驅(qū)動和FatFs文件系統(tǒng)移植
        4.5.1 SD卡驅(qū)動
        4.5.2 FatFs文件系統(tǒng)移植
    4.6 上位機通信軟件模塊
        4.6.1 串口通信模塊
        4.6.2 圖像數(shù)據(jù)顯示模塊
    4.7 本章小結(jié)
第五章 液位提取和實驗
    5.1 數(shù)據(jù)平滑濾波
    5.2 液位提取算法
        5.2.1 均值法
        5.2.2 直線擬合法
    5.3 功能驗證
        5.3.1 按鍵功能驗證
        5.3.2 實時性驗證
    5.4 裝置標定和實驗
        5.4.1 液位提取算法對比
        5.4.2 標定
        5.4.3 實驗測量
    5.5 誤差來源
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)和展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況



本文編號：3781023