储料罐语音监测系统硬件系统设计(附件)
最近这几年来,科学技术的发展速度可以称的上是日新月异,储料罐的应用方面也越来越广阔。为了防止储存的料物发生意外，我们将对储料罐的一些数据进行监测。在对储料罐数据检测的过程中，我们主要对储料罐的物位数据以及所储料的温湿度数据进行分析，如果超过预警数值则进行语音报警，避免人们的财产损失。本系统可实现物位检测和无线通信等功能。根据课题的要求，本系统主要由两个部分构成：蓝牙串口通讯主机模块、温度监控模块以及压力测重模块组成的主机部分；蓝牙串口通讯从机模块和超声波测距模块组成的从机部分。本课题是以单片机为中心对物位计进行模拟的软硬件设计。 经过一系列整个系统的全面调试和差错修正,能做到先前所规划的设计目标,做到对物位等相干数据的精确计算。关键词 超声波测距，温度监控，蓝牙串口通讯，压力传感器检测目 录
1 引言 1
2 主要器件选型 2
2.1 压力测重模块(HX711AD芯片与压力传感器) 2
2.2 测温模块选型(DS18B20) 4
2.3 蓝牙串口通讯模块选型（主机从机一体式蓝牙通讯模块） 5
2.4 超声波测距模块选型（HY-SRF05超声波模块） 6
2.5 语音模块（ISD1820） 8
3 各部件原理以及对应配图 8
3.1 主机部分 9
3.1.1 单片机最小系统 9
3.1.2 压力测重传感器模块 12
3.1.3 蓝牙串口通信模块 15
3.1.4 温度监测模块 18
3.1.5 语音模块 21
3.2 从机部分 24
3.2.1 超声波测距模块 24
3.2.2 蓝牙串口通信模块 29
3.2.3 单片机最小系统 29
4 PROTEL软件的介绍以及所制作的PCB样板 30
4.1 PROTEL软件的介绍 30
4.2 PROTEL软件的功能 30
4.3 PROTEL软件的常用快捷键 31
4.4 PROTEL软件的操作页面 32
4.5 PCB焊接注意事项 33
5 软硬件联调 34
片机最小系统 29
4 PROTEL软件的介绍以及所制作的PCB样板 30
4.1 PROTEL软件的介绍 30
4.2 PROTEL软件的功能 30
4.3 PROTEL软件的常用快捷键 31
4.4 PROTEL软件的操作页面 32
4.5 PCB焊接注意事项 33
5 软硬件联调 34
5.1 硬件设计实物图 34
5.2 硬件设计实验图 35
结论 38
致谢 39
参考文献 40
附录 41
1 引言
最近这几年,科学技术的发展可以说的上是日新月异,储料罐的应用方面也越来越广阔了。为了防止储存的料物发生意外，我们将对储料罐的一些数据进行监测。在对储料罐数据检测的过程中，我们主要对储料罐的物位数据以及所储料的温湿度数据进行统计分析，如果超过预警数值则进行语音报警，避免人们的财产损失。下面我们主要介绍一下什么是所谓的物位测量。
物位测量在生产中非常重要。在所有的方法中，常用的是一种以超声波物体位置计量器为核心实现的计量技术。与其余的方法对比，该物位计拥有许多有利的特点，比如安装便利，操作简单，数据传输比较稳定，能在比较恶劣的条件[1]下正常工作和不易被外界因素所左右等。因此以超声波为核心的物体料物位置计量这种测量方式在很多应用上起到非常重要的作用。然而，目前虽然有很多厂家生产超声波物位计，但是限于生产技术的限制，所生产出的产品质量不尽人意。目前物位计主要应用在测量一些储料罐物位或界面等方面的监测。近几年来，电子技术的发展的速度与日俱增，而且公司对于生产线自动化的要求越来越高，这些使得物位测量与控制技术有了很大的提高。物位测量通常指的是对一些生产生活中所储存的物料的高度进行测量和统计。如果是不停顿的监测物料在储料罐内的深浅，这种衡量方法可以称之为不间歇衡量。如果只是设定储料罐的上下限作为警戒值，一旦所储存的物料低于或高于设定值即报警，这种方式就称之为限位测量。完成这种计量方式的仪器叫作物体料物位置计量器。物位测量是物体，液体等料物的总称。物位检测的方式有很多种，比如基于浮力的浮力物位计，基于静压原理的静压物位计等等。
储料罐周围环境的温度监测[2]对储料罐的数据处理很重要。因为储料的种类相当的繁多，对储存不同的料物监测时需要不同的温度设定。当所储存的料物的温度超过额定的上下限，系统应该立即做出相应的处理，保证储料的安全以及减少不必要的损失。
2 主要器件选型
2.1 压力测重模块(HX711AD芯片与压力传感器)
测量物体料物重量的模块中主要用到了HX711AD芯片。HX711AD模块是一款24位的AD转换器芯片，专门适用于一些精度比较高的传感器。
HX711管脚说明如图1所示：
图1 HX711管脚图
HX711AD芯片实物图如图所示：
图2 HX711AD模块实物图
压力传感器模块实物图：
图3 压力传感器模块
HX711管脚描述如表1所示：
表1 HX711管脚图
HX711AD模块是一款具有24位精度的高集成芯片，专门为一些需求精度较高的设备服务。与相同类别的产品相比，该芯片集成度较高，芯片内含有稳压电源、时钟芯片等功能。且该模块具有很多优点，比如响应指令快、能有效的抵抗外界一些因素的干扰。此外，HX711AD芯片因为造价低廉，可以很大程度上降低了电子秤的成本，能够有效的保证系统运行的稳定性和具有很强的实用性。该芯片与单片机之间的连接 电路和所需要编辑的程序非常简单，如果需要控制HX711AD芯片，给与芯片对应连接的管脚发送规定的控制信号即可，不用特别的对HX711AD芯片的内部进行编程。HX711AD芯片有两个通道可以选择，分别是通路1和通路2，这两个通道需要连接芯片内部的可编程放大器。通路1的可编程增值的上下界为128和64，其与之所对应的信号增幅为40mv和20mv。与通路1不同的是，通路2仅仅只有固定的64增值，而且通路2主要用于参数的检测和分析。HX711AD模块上特有的AD转换所需要的电源由该芯片上的稳压电源提供，因此，我们不用再另外增加所谓的模拟电源为AD转换器供电。HX711AD模块自带上电自动复原，所以不需要人工复位这个过程，这样可以很大程度上缩短了开机时间。
2.2 测温模块选型（DS18B20）
DS18B20（能够检测带有小数点的温度数据）测量温度模块能满足日常生产生活中大部分所需衡量数值的需求，并且温度监控模块是由持续稳定的高电平激发的，其具有断电保护功能并且能够在所监测的数据超出设定值的上下限时进行报警。与以往的模块不同的是，DS18B20的数据传输
1 引言 1
2 主要器件选型 2
2.1 压力测重模块(HX711AD芯片与压力传感器) 2
2.2 测温模块选型(DS18B20) 4
2.3 蓝牙串口通讯模块选型（主机从机一体式蓝牙通讯模块） 5
2.4 超声波测距模块选型（HY-SRF05超声波模块） 6
2.5 语音模块（ISD1820） 8
3 各部件原理以及对应配图 8
3.1 主机部分 9
3.1.1 单片机最小系统 9
3.1.2 压力测重传感器模块 12
3.1.3 蓝牙串口通信模块 15
3.1.4 温度监测模块 18
3.1.5 语音模块 21
3.2 从机部分 24
3.2.1 超声波测距模块 24
3.2.2 蓝牙串口通信模块 29
3.2.3 单片机最小系统 29
4 PROTEL软件的介绍以及所制作的PCB样板 30
4.1 PROTEL软件的介绍 30
4.2 PROTEL软件的功能 30
4.3 PROTEL软件的常用快捷键 31
4.4 PROTEL软件的操作页面 32
4.5 PCB焊接注意事项 33
5 软硬件联调 34
片机最小系统 29
4 PROTEL软件的介绍以及所制作的PCB样板 30
4.1 PROTEL软件的介绍 30
4.2 PROTEL软件的功能 30
4.3 PROTEL软件的常用快捷键 31
4.4 PROTEL软件的操作页面 32
4.5 PCB焊接注意事项 33
5 软硬件联调 34
5.1 硬件设计实物图 34
5.2 硬件设计实验图 35
结论 38
致谢 39
参考文献 40
附录 41
1 引言
最近这几年,科学技术的发展可以说的上是日新月异,储料罐的应用方面也越来越广阔了。为了防止储存的料物发生意外，我们将对储料罐的一些数据进行监测。在对储料罐数据检测的过程中，我们主要对储料罐的物位数据以及所储料的温湿度数据进行统计分析，如果超过预警数值则进行语音报警，避免人们的财产损失。下面我们主要介绍一下什么是所谓的物位测量。
物位测量在生产中非常重要。在所有的方法中，常用的是一种以超声波物体位置计量器为核心实现的计量技术。与其余的方法对比，该物位计拥有许多有利的特点，比如安装便利，操作简单，数据传输比较稳定，能在比较恶劣的条件[1]下正常工作和不易被外界因素所左右等。因此以超声波为核心的物体料物位置计量这种测量方式在很多应用上起到非常重要的作用。然而，目前虽然有很多厂家生产超声波物位计，但是限于生产技术的限制，所生产出的产品质量不尽人意。目前物位计主要应用在测量一些储料罐物位或界面等方面的监测。近几年来，电子技术的发展的速度与日俱增，而且公司对于生产线自动化的要求越来越高，这些使得物位测量与控制技术有了很大的提高。物位测量通常指的是对一些生产生活中所储存的物料的高度进行测量和统计。如果是不停顿的监测物料在储料罐内的深浅，这种衡量方法可以称之为不间歇衡量。如果只是设定储料罐的上下限作为警戒值，一旦所储存的物料低于或高于设定值即报警，这种方式就称之为限位测量。完成这种计量方式的仪器叫作物体料物位置计量器。物位测量是物体，液体等料物的总称。物位检测的方式有很多种，比如基于浮力的浮力物位计，基于静压原理的静压物位计等等。
储料罐周围环境的温度监测[2]对储料罐的数据处理很重要。因为储料的种类相当的繁多，对储存不同的料物监测时需要不同的温度设定。当所储存的料物的温度超过额定的上下限，系统应该立即做出相应的处理，保证储料的安全以及减少不必要的损失。
2 主要器件选型
2.1 压力测重模块(HX711AD芯片与压力传感器)
测量物体料物重量的模块中主要用到了HX711AD芯片。HX711AD模块是一款24位的AD转换器芯片，专门适用于一些精度比较高的传感器。
HX711管脚说明如图1所示：
图1 HX711管脚图
HX711AD芯片实物图如图所示：
图2 HX711AD模块实物图
压力传感器模块实物图：
图3 压力传感器模块
HX711管脚描述如表1所示：
表1 HX711管脚图
HX711AD模块是一款具有24位精度的高集成芯片，专门为一些需求精度较高的设备服务。与相同类别的产品相比，该芯片集成度较高，芯片内含有稳压电源、时钟芯片等功能。且该模块具有很多优点，比如响应指令快、能有效的抵抗外界一些因素的干扰。此外，HX711AD芯片因为造价低廉，可以很大程度上降低了电子秤的成本，能够有效的保证系统运行的稳定性和具有很强的实用性。该芯片与单片机之间的连接 电路和所需要编辑的程序非常简单，如果需要控制HX711AD芯片，给与芯片对应连接的管脚发送规定的控制信号即可，不用特别的对HX711AD芯片的内部进行编程。HX711AD芯片有两个通道可以选择，分别是通路1和通路2，这两个通道需要连接芯片内部的可编程放大器。通路1的可编程增值的上下界为128和64，其与之所对应的信号增幅为40mv和20mv。与通路1不同的是，通路2仅仅只有固定的64增值，而且通路2主要用于参数的检测和分析。HX711AD模块上特有的AD转换所需要的电源由该芯片上的稳压电源提供，因此，我们不用再另外增加所谓的模拟电源为AD转换器供电。HX711AD模块自带上电自动复原，所以不需要人工复位这个过程，这样可以很大程度上缩短了开机时间。
2.2 测温模块选型（DS18B20）
DS18B20（能够检测带有小数点的温度数据）测量温度模块能满足日常生产生活中大部分所需衡量数值的需求，并且温度监控模块是由持续稳定的高电平激发的，其具有断电保护功能并且能够在所监测的数据超出设定值的上下限时进行报警。与以往的模块不同的是，DS18B20的数据传输
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