wifi的磁致伸缩液位测量系统设计
系负责人： ， 年 月 摘 要当今社会，液位测量技术的飞速发展使得一些高精度测量传感器应景而生。磁致伸缩液位传感器就是其中的一种。它采用了高精度、高灵敏度的液位传感器研制而成。磁致伸缩液位传感器在测量时不受外界介质的影响，而且本身具有调整功能来保证其测量精度，所以该传感器具有寿命长、精度高、安全性高等多方面优点，所以在高精度测量领域里被广泛的应用。 本文主要介绍一种基于wifi的磁致伸缩液位测量的设计和介绍，改设计主要针对如何模拟磁致伸缩液位传感器的工作方式，通过单片机产生PWM波并通过对波形的上升沿和下降沿的捕获，从而获得其时间差，用于模拟液位高度。并通过WIFI的组网功能进行传输，通过上位机的接收存储和显示完成对磁致伸缩液位计的模拟。同时主机通过WIFI模块与计算机建立网络通信，可以在用C#编写的基于TCP/IP通信协议的上位机监测系统里显示下位机采集到的脉冲周期和实际位移值。其中下位机硬件电路包括MSP430F149最小系统、WIFI模块、电源模块和测量电路模块。总之，磁致伸缩液位计在当今的精确测量领域已经有了自己的一席之地。它的高精度、超长寿命以及安全性能强等特性都为它提供了独特的优势。我们可以预想到在今后的测量领域，基于磁致伸缩原理而产生的测量技术必定会在不久的将来占据市场的主导地位。
目 录
第1章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 磁致伸缩液位传感器概述 1
1.2.1 磁致伸缩液位传感器的工作原理 1
1.2.2 磁致伸缩液位传感器使用特点 2
1.3 问题提出 3
1.4 论文结构 3
第2章 系统总体设计 5
2.1 系统总体架构设计 5
2.2 系统硬件架构设计 5
2.3 系统软件架构设计 6
第3章 基于MSP430F149的硬件平台设计 7
3.1 最小系统设计 7
3.3.1 MCU选型 7
3.3.2 MSP430F149最小系统设计 9
3.2 测量电路设计 10
3.2.1 脉冲驱动电路设计 10
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.2.2 差分放大电路设计 11
3.3.3 电压比较电路设计 11
3.3 通信电路设计 12
3.3.1 串行通信设计 12
3.3.2 WIFI通信模块的选型 13
3.3.3 WIFI通信模块接口电路设计 15
3.4 人机接口模块设计 16
3.4.1 显示模块电路设计 16
3.4.2 键盘模块电路设计 17
3.5 电源模块设计 17
第4章 基于WIFI的系统软件设计 20
4.1 嵌入式测量程序设计 20
4.1.1 脉冲激励 20
4.1.2 脉冲捕获 21
4.2 嵌入式WIFI模块程序设计 22
4.2.1 WIFI组网设置 22
4.2.2 WIFI通信程序设计 24
4.3 人机接口程序设计 25
4.3.1 数码管的驱动程序设计 25
4.3.2 按键驱动程序设计 26
4.4 上位机监控软件设计 27
4.4.1 Microsoft Visual Studio 2010软件介绍 28
4.4.2 用户界面设计 29
4.4.3 网络通信程序设计 30
4.5 本章小结 32
第5章 实验调试结果与分析 33
5.1 硬件模块调试 33
5.1.1 脉冲发生器调试 33
5.1.2 输入捕获调试 34
5.1.3 WIFI模块调试 34
5.2 软件模块调试 35
5.3 实验结果分析 36
第6章 展望与总结 38
6.1 总结 38
6.2 展望 38
参考文献 39
致 谢 41
附录 42
英文文献 42
第1章 绪论
1.1课题背景及意义
随着现代科学技术的迅猛发展，尤其是当今计算机及通信科技的飞速发展导致液位测量原理以及液位测量成为当今测量的新趋势。同时，液位测量在工业和建筑行业上的需求也日益明显，液位测量也在不知不觉中悄然的进入人们的视线，未来的社会必然会有液位测量及其衍生品的身影出现。所以，如何在现有的基础上发展及改进当今的液位测量技术已经成为中国发展刻不容缓的潮流。因此，本次课题研究就将针对液位测量进行一次深入的研究。通过对磁致伸缩液位传感器的模拟从而完成对本次课题的视线。本部分将对针对本课题的内容提出问题，以及研究本课题的意义，同时还有本文对各个章节的安排，将分别的对硬件模块和软件模块进行分析总结。
对于本课题“基于wifi的磁致伸缩液位测量系统设计”的深一步研究和探讨，可以完善我大学四年的基础知识以及学习很多新鲜的知识例如C#的编程等、巩固了对msp430单片机的应用，数据库、数电、模电等方面的专业知识，为我今后的社会工作打下了一个良好的基础。我想这也是毕业设计的核心理念，没有付出就没有收获，把一个课题拆分成很多的模块分块处理，问题往往迎刃而解，这也是我在课设的过程中最深有体会的一点，对今后的社会工作也有更多的启发。
1.2磁致伸缩液位传感器概述
1.2.1 磁致伸缩液位传感器的工作原理
磁致伸缩液位传感器的工作原理是应用利用两个完全不同的磁场相交而产生应变脉冲信号被检测到的时间从而计算出磁场相交点的确切位置。利用一个磁场的传感器电子仓中的电子部件所产生的脉冲激励，该激励脉冲会产生特定的磁场，该磁场沿着传感器测杆内用高磁致伸缩材料研制而成的波导丝以光速沿着电子仓端向着尾端前进，在需要检测位置的动板上一般会安装有一个永测长，所以当其与该活动的永久磁场相交时，由于磁致伸缩现象，波导丝就会在相交点处产生一个机械的应变脉冲，并且以声速从该点经过波导丝向电子仓端向回传送，该应变脉冲回被电子仓中的检测电路检测到。因此，从发射一个主动脉冲波再到接收到一个应变脉冲波这段时间，这之间的需要时间就是声速在波导丝中传递所需要的时间。在已知声速（固定量为3000m/s）和传递时间的情况下，这一距离就必然确定了。而当永磁铁运动至新的位置时，就需要重新确定上述测量。磁致伸缩位移传感器由于它本身不易磨损，不容易受外界介质影响，所以其寿命较长，一般在几十年后仍有较高的测量精度。另外，它本身具有矫正功能，能长期保证其量程的精度，并且在很多危险领域的测量时，不需要人工开启，所以测量安全又是它的另一大优势。
1.2..2 磁致伸缩液位传感器使用特点
磁致伸缩液位传感器在使用上有诸多优点:
（1）磁致伸缩液位传感器的测量精度非常之高，在当今存在的液位传感器中也是测量精度中的佼佼者。它的精度高也使得它在测量时能够有更多的测量优势，从而测量数据也更佳可信，所以，磁致伸缩液位传感器在当今的液位测量技术发展中是必不可少的一种，相信今后的发展中它的测量精度也会有进一步的提高。
（2）磁致伸缩液位传感器的本身特性非常稳定，不受外界的光强、蒸汽等介质的影响，这也就保证了它的寿命和测量精确程度。测量时，用户可以放心的使用而不用担心外界的因素例如表面的腐蚀，空气中元素的干扰等方面带来的影响，这也是磁致伸缩液位传感器强大之处。
（3）磁致伸缩液位传感器的寿命长，在正确的使用情况下它的使用时间可以达到数十年。这也是前两点中提到的，因为它的本身特性稳定，所以不易损坏更不容易磨损腐蚀，正因为如此才使得它能在多年之后仍然保持较高的精确度和稳定性。
目 录
第1章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 磁致伸缩液位传感器概述 1
1.2.1 磁致伸缩液位传感器的工作原理 1
1.2.2 磁致伸缩液位传感器使用特点 2
1.3 问题提出 3
1.4 论文结构 3
第2章 系统总体设计 5
2.1 系统总体架构设计 5
2.2 系统硬件架构设计 5
2.3 系统软件架构设计 6
第3章 基于MSP430F149的硬件平台设计 7
3.1 最小系统设计 7
3.3.1 MCU选型 7
3.3.2 MSP430F149最小系统设计 9
3.2 测量电路设计 10
3.2.1 脉冲驱动电路设计 10
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.2.2 差分放大电路设计 11
3.3.3 电压比较电路设计 11
3.3 通信电路设计 12
3.3.1 串行通信设计 12
3.3.2 WIFI通信模块的选型 13
3.3.3 WIFI通信模块接口电路设计 15
3.4 人机接口模块设计 16
3.4.1 显示模块电路设计 16
3.4.2 键盘模块电路设计 17
3.5 电源模块设计 17
第4章 基于WIFI的系统软件设计 20
4.1 嵌入式测量程序设计 20
4.1.1 脉冲激励 20
4.1.2 脉冲捕获 21
4.2 嵌入式WIFI模块程序设计 22
4.2.1 WIFI组网设置 22
4.2.2 WIFI通信程序设计 24
4.3 人机接口程序设计 25
4.3.1 数码管的驱动程序设计 25
4.3.2 按键驱动程序设计 26
4.4 上位机监控软件设计 27
4.4.1 Microsoft Visual Studio 2010软件介绍 28
4.4.2 用户界面设计 29
4.4.3 网络通信程序设计 30
4.5 本章小结 32
第5章 实验调试结果与分析 33
5.1 硬件模块调试 33
5.1.1 脉冲发生器调试 33
5.1.2 输入捕获调试 34
5.1.3 WIFI模块调试 34
5.2 软件模块调试 35
5.3 实验结果分析 36
第6章 展望与总结 38
6.1 总结 38
6.2 展望 38
参考文献 39
致 谢 41
附录 42
英文文献 42
第1章 绪论
1.1课题背景及意义
随着现代科学技术的迅猛发展，尤其是当今计算机及通信科技的飞速发展导致液位测量原理以及液位测量成为当今测量的新趋势。同时，液位测量在工业和建筑行业上的需求也日益明显，液位测量也在不知不觉中悄然的进入人们的视线，未来的社会必然会有液位测量及其衍生品的身影出现。所以，如何在现有的基础上发展及改进当今的液位测量技术已经成为中国发展刻不容缓的潮流。因此，本次课题研究就将针对液位测量进行一次深入的研究。通过对磁致伸缩液位传感器的模拟从而完成对本次课题的视线。本部分将对针对本课题的内容提出问题，以及研究本课题的意义，同时还有本文对各个章节的安排，将分别的对硬件模块和软件模块进行分析总结。
对于本课题“基于wifi的磁致伸缩液位测量系统设计”的深一步研究和探讨，可以完善我大学四年的基础知识以及学习很多新鲜的知识例如C#的编程等、巩固了对msp430单片机的应用，数据库、数电、模电等方面的专业知识，为我今后的社会工作打下了一个良好的基础。我想这也是毕业设计的核心理念，没有付出就没有收获，把一个课题拆分成很多的模块分块处理，问题往往迎刃而解，这也是我在课设的过程中最深有体会的一点，对今后的社会工作也有更多的启发。
1.2磁致伸缩液位传感器概述
1.2.1 磁致伸缩液位传感器的工作原理
磁致伸缩液位传感器的工作原理是应用利用两个完全不同的磁场相交而产生应变脉冲信号被检测到的时间从而计算出磁场相交点的确切位置。利用一个磁场的传感器电子仓中的电子部件所产生的脉冲激励，该激励脉冲会产生特定的磁场，该磁场沿着传感器测杆内用高磁致伸缩材料研制而成的波导丝以光速沿着电子仓端向着尾端前进，在需要检测位置的动板上一般会安装有一个永测长，所以当其与该活动的永久磁场相交时，由于磁致伸缩现象，波导丝就会在相交点处产生一个机械的应变脉冲，并且以声速从该点经过波导丝向电子仓端向回传送，该应变脉冲回被电子仓中的检测电路检测到。因此，从发射一个主动脉冲波再到接收到一个应变脉冲波这段时间，这之间的需要时间就是声速在波导丝中传递所需要的时间。在已知声速（固定量为3000m/s）和传递时间的情况下，这一距离就必然确定了。而当永磁铁运动至新的位置时，就需要重新确定上述测量。磁致伸缩位移传感器由于它本身不易磨损，不容易受外界介质影响，所以其寿命较长，一般在几十年后仍有较高的测量精度。另外，它本身具有矫正功能，能长期保证其量程的精度，并且在很多危险领域的测量时，不需要人工开启，所以测量安全又是它的另一大优势。
1.2..2 磁致伸缩液位传感器使用特点
磁致伸缩液位传感器在使用上有诸多优点:
（1）磁致伸缩液位传感器的测量精度非常之高，在当今存在的液位传感器中也是测量精度中的佼佼者。它的精度高也使得它在测量时能够有更多的测量优势，从而测量数据也更佳可信，所以，磁致伸缩液位传感器在当今的液位测量技术发展中是必不可少的一种，相信今后的发展中它的测量精度也会有进一步的提高。
（2）磁致伸缩液位传感器的本身特性非常稳定，不受外界的光强、蒸汽等介质的影响，这也就保证了它的寿命和测量精确程度。测量时，用户可以放心的使用而不用担心外界的因素例如表面的腐蚀，空气中元素的干扰等方面带来的影响，这也是磁致伸缩液位传感器强大之处。
（3）磁致伸缩液位传感器的寿命长，在正确的使用情况下它的使用时间可以达到数十年。这也是前两点中提到的，因为它的本身特性稳定，所以不易损坏更不容易磨损腐蚀，正因为如此才使得它能在多年之后仍然保持较高的精确度和稳定性。
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