一种混合箱液位在线检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种混合箱液位在线检测装置，属于液位检测技术领域。

背景技术：

中国是世界上的一个农业大国，农业是我国的一大支柱产业，农业的良好发展离不开先进的灌溉技术，我国的灌溉技术较为落后，自动化程度很低，自动灌溉检测技术还很不成熟，于是研制出一种自动化很高的灌溉系统对于我国农业的发展起着很大的作用。水肥混合自动控制系统具有重要的现实意义和推广应用价值，对农业的有效生产起着极大的作用。针对国内水肥灌溉系统的实际需要，对水肥混合进行实时自动监测，将水与肥液母液按照一定的比例进行在线混合后，直接输出于灌溉管网的主干管上，以实现精量灌溉施肥。期间要求实时监测水肥混合缓冲箱的液位，并进行实时显示。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种混合箱液位在线检测装置，实现混合箱液位的实时非接触式测量，对混合箱液位进行实时显示，若液位不在设定范围内时进行声光报警。

本实用新型技术方案是：一种混合箱液位在线检测装置，包括单片机模块1、超声波测距模块2、液晶显示模块3、声光报警模块4；

所述超声波测距模块2的电源端vcc、控制端trig以及接收端echo分别与单片机模块1的vcc、p2.1、p2.0口相连；液晶显示模块3的d0～d7、rs、r/w以及e使能端分别与单片机模块1的p0.0～p0.7、p2.6、p2.5以及p2.7口相连；声光报警模块4的蜂鸣器通过三极管和电阻r7与单片机模块1的p1.0连接，声光报警模块4的led指示灯d2、d3分别通过电阻r6、r8与单片机模块1的p1.1、p1.2口连接。

进一步地，所述单片机模块1用于驱动超声波测距模块2工作并接收其输出的信号，以及驱动声光报警模块4工作；具体的，单片机模块1为超声波测距模块2提供一个至少10us的高电平，使得超声波测距模块2开始工作，及接收超声波测距模块2发送来的高电平，并记录持续接收到高电平的时间，根据此时间和超声波在该室温下的速度得出液面到超声波测距模块2的距离以及此时的液位，若此液位没在所设定的范围内驱动声光报警模块4声光报警；

所述超声波测距模块2用于循环发出40khz的方波并接收从混合箱液面反射回来的回波信号后给单片机模块1发送一个高电平；

所述液晶显示模块3用于实时显示混合箱液位以及超声波测距模块2到液面的距离；

所述声光报警模块4用于当混合箱的液位没有在设定的阈值范围内时由单片机模块驱动进行声光报警。

进一步地，所述单片机模块1包括：单片机芯片、复位电路、晶振时序电路和12v转5v电源模块；

所述单片机芯片的型号为stc89c51，其有40个引脚，包括4个8位并行的i/o端口p0-p3以及控制端口，p0包括p0.0到p0.7口、p1包括p1.0到p1.7口、p2包括p2.0到p2.7口、p3包括p3.0到p3.7口，每个端口既能用于输入，也能用作输出；

所述复位电路包括一个复位按键s1、一个10uf的电容c1、一个1k的电阻r2以及一个10k的电阻r1；复位按键s1一端与电阻r2一端相连，另一端与电容c1一端、电阻r1一端以及单片机芯片的rst/vpd同时相连；电阻r2另一端与电容c1另一端相连，电阻r1另一端接地；

所述晶振时序电路包括一个频率为12mhz的石英晶振xtal以及两个30pf的电容c2、c3；所述石英晶振xtal的端口1与单片机芯片的xtal1口相连，端口2与单片机芯片的xtal2相连；电容c2、c3一端分别与晶振的端口2、端口1相连，另一端共同与接地端gnd相连；

所述电源电路包括一个1k的电阻r3、一个指示灯d1、一个220uf的电容c4以及一个0.1uf的电容c5；电阻r3一端与电源端vcc相连，另一端与显示灯d1相连；指示灯d1一端与电阻r3相连，一端与接地端gnd相连；电容c4、c5相互并联后再与r3、d1串联后的支路相并联。

进一步地，所述超声波测距模块2采用hy-srf05超声波测距模块；

所述超声波测距模块2包括五个接口，分别为电源接口vcc、控制端trig、接收端echo、开关量输出端out以及接地端gnd；电源接口vcc、接地端口gnd控制端trig以及接收端echo分别与单片机模块1的vcc、gnd、p2.1、p2.0口相连，开关量输出端out引脚为空。

进一步地，所述液晶显示模块3包括lcd1602液晶显示屏、滑动变阻器r4，用于显示混合箱液位以及超声波测距模块2到液面的距离；

所述液晶显示模块3有16个端口，d0～d7为数据输入输出端，vss与vdd分别为电源地以及电源正极端，rs、r/w分别为数据命令选择以及读写选择端，vl为液晶亮度显示端口，bla与blk分别为背光源正极与背光源负极，e为使能端，低电平有效；所述lcd1602液晶显示屏的d0～d7、rs、r/w以及e使能端分别与单片机芯片stc89c51的p0.0～p0.7、p2.6、p2.5以及p2.7口相连；lcd1602液晶显示屏的vdd与滑动变阻器r4的一端、vcc相连，滑动变阻器r4的一端接地，lcd1602液晶显示屏的vl与滑动变阻器r4的滑动端相连；bla与blk分别与电源端vcc与接地端gnd相连。

进一步地，所述声光报警模块4包括一个绿色led指示灯d2、一个红色led指示灯d3、电阻r5、r6、r7、r8、pnp管q1以及一个蜂鸣器ls1，用于当混合箱液位高于或者低于单片机模块1所设定的混合液液位数值范围时进行声光报警；

绿色led指示灯d2、红色led指示灯d3一端接vcc，另一端分别通过电阻r6、r8分别与单片机模块1的p1.1、p1.2口连接，pnp管q1的发射极接vcc，集电极接蜂鸣器ls1，蜂鸣器ls1的另一端通过电阻r5接地，pnp管q1的基极通过电阻r7接单片机模块1的p1.0口。

本实用新型的工作原理是：

所述单片机模块1用于为超声波测距模块2提供一个至少10us的高电平，使得超声波测距模块2开始工作；循环发送8个40khz的方波，超声波测距模块2接收到从液面反射回来的回波信号后给单片机模块1发送一个高电平，单片机模块1根据高电平持续的时间以及该室温下超声波的传播速度得出液面到超声波测距模块2的距离以及此时的液位，然后在液晶显示模块3进行显示，若所得出的液位没有在单片机模块1所设定的范围内，单片机模块1驱动声光报警模块4进行声光报警。

本实用新型的有益效果是：

1、实时显示混合箱液位数值以及测距模块与液面之间的距离值；

2、实时检测混合箱内液位是否在所要求的范围内，对不在范围内的液位进行声光报警，对农业的自动精确灌溉具有重要作用，工作稳定有效；

3、实现非接触式测量，对测量装置具有保护作用，实现保护式测量的目的，成本很低，能广泛应用。

附图说明

图1为本实用新型的整体电路原理图；

图2为本实用新型的结构框图；

图3为本实用新型液晶显示模块电路原理图。

图1-3中各标号：1-单片机模块，2-超声波测距模块，3-液晶显示模块，4-声光报警模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1-3所示，一种混合箱液位在线检测装置，包括单片机模块1、超声波测距模块2、液晶显示模块3、声光报警模块4；

所述超声波测距模块2的电源端vcc、控制端trig以及接收端echo分别与单片机模块1的vcc、p2.1、p2.0口相连；液晶显示模块3的d0～d7、rs、r/w以及e使能端分别与单片机模块1的p0.0～p0.7、p2.6、p2.5以及p2.7口相连；声光报警模块4的蜂鸣器通过三极管和电阻r7与单片机模块1的p1.0连接，声光报警模块4的led指示灯d2、d3分别通过电阻r6、r8与单片机模块1的p1.1、p1.2口连接。

进一步地，所述单片机模块1用于驱动超声波测距模块2工作并接收其输出的信号，以及驱动声光报警模块4工作；具体的，单片机模块1为超声波测距模块2提供一个至少10us的高电平，使得超声波测距模块2开始工作，及接收超声波测距模块2发送来的高电平，并记录持续接收到高电平的时间，根据此时间和超声波在该室温下的速度得出液面到超声波测距模块2的距离以及此时的液位，若此液位没在所设定的范围内驱动声光报警模块4声光报警；

所述超声波测距模块2用于循环发出40khz的方波并接收从混合箱液面反射回来的回波信号后给单片机模块1发送一个高电平；

所述液晶显示模块3用于实时显示混合箱液位以及超声波测距模块2到液面的距离；

所述声光报警模块4用于当混合箱的液位没有在设定的阈值范围内时由单片机模块驱动进行声光报警。

进一步地，所述单片机模块1包括：单片机芯片、复位电路、晶振时序电路和12v转5v电源模块；

所述单片机芯片的型号为stc89c51，其有40个引脚，包括4个8位并行的i/o端口p0-p3以及控制端口，p0包括p0.0到p0.7口、p1包括p1.0到p1.7口、p2包括p2.0到p2.7口、p3包括p3.0到p3.7口，每个端口既能用于输入，也能用作输出；

所述复位电路包括一个复位按键s1、一个10uf的电容c1、一个1k的电阻r2以及一个10k的电阻r1；复位按键s1一端与电阻r2一端相连，另一端与电容c1一端、电阻r1一端以及单片机芯片的rst/vpd同时相连；电阻r2另一端与电容c1另一端相连，电阻r1另一端接地；

所述晶振时序电路包括一个频率为12mhz的石英晶振xtal以及两个30pf的电容c2、c3；所述石英晶振xtal的端口1与单片机芯片的xtal1口相连，端口2与单片机芯片的xtal2相连；电容c2、c3一端分别与晶振的端口2、端口1相连，另一端共同与接地端gnd相连；

所述电源电路包括一个1k的电阻r3、一个指示灯d1、一个220uf的电容c4以及一个0.1uf的电容c5；电阻r3一端与电源端vcc相连，另一端与显示灯d1相连；指示灯d1一端与电阻r3相连，一端与接地端gnd相连；电容c4、c5相互并联后再与r3、d1串联后的支路相并联。

进一步地，所述超声波测距模块2采用hy-srf05超声波测距模块；

所述超声波测距模块2包括五个接口，分别为电源接口vcc、控制端trig、接收端echo、开关量输出端out以及接地端gnd；电源接口vcc、接地端口gnd控制端trig以及接收端echo分别与单片机模块1的vcc、gnd、p2.1、p2.0口相连，开关量输出端out引脚为空。

进一步地，所述液晶显示模块3包括lcd1602液晶显示屏、滑动变阻器r4，用于显示混合箱液位以及超声波测距模块2到液面的距离；

所述液晶显示模块3有16个端口，d0～d7为数据输入输出端，vss与vdd分别为电源地以及电源正极端，rs、r/w分别为数据命令选择以及读写选择端，vl为液晶亮度显示端口，bla与blk分别为背光源正极与背光源负极，e为使能端，低电平有效；所述lcd1602液晶显示屏的d0～d7、rs、r/w以及e使能端分别与单片机芯片stc89c51的p0.0～p0.7、p2.6、p2.5以及p2.7口相连；lcd1602液晶显示屏的vdd与滑动变阻器r4的一端、vcc相连，滑动变阻器r4的一端接地，lcd1602液晶显示屏的vl与滑动变阻器r4的滑动端相连；bla与blk分别与电源端vcc与接地端gnd相连。

进一步地，所述声光报警模块4包括一个绿色led指示灯d2、一个红色led指示灯d3、电阻r5、r6、r7、r8、pnp管q1以及一个蜂鸣器ls1，用于当混合箱液位高于或者低于单片机模块1所设定的混合液液位数值范围时进行声光报警；

绿色led指示灯d2、红色led指示灯d3一端接vcc，另一端分别通过电阻r6、r8分别与单片机模块1的p1.1、p1.2口连接，pnp管q1的发射极接vcc，集电极接蜂鸣器ls1，蜂鸣器ls1的另一端通过电阻r5接地，pnp管q1的基极通过电阻r7接单片机模块1的p1.0口。

本实用新型的使用过程是：

在事先知道混合箱本身箱体高度h的基础上将该混合箱液位在线检测装置安装在混合箱顶面的中心位置处。打开水泵使得混合箱内的混合液液位发生实时变动。给该混合箱液位在线检测装置供电，这时单片机模块1的p2.1口会给超声波测距模块2的trig口提供一个至少10us的高电平信号，这时超声波测距模块2的发射探头会循环发出8个40khz的方波，这些循环发出的方波到达混合箱中混合液液面的时候会发生反射，当超声波测距模块2的接收探头接收到反射回来的方波信号时会从该模块的echo口发出一个高电平，然后该高电平会被送到单片机模块1的p2.0口，该高电平所持续的时间就是超声波测距模块2发出方波信号的来回时间t，然后单片机模块1根据时间t以及该温度条件下声波在空气中的传播速度v得出该混合箱液位检测装置安装位置到混合箱中混合液液面的距离值l，于是由已知的该混合箱的高度h可得出该混合箱中混合液的液位为d=h-l。单片机模块1通过p0.0～p0.7、p2.6、p2.5以及p2.7口把所得到的数据和发送给液晶显示模块3，在液晶显示模块3的第一行与第二行分别显示出液位在线检测装置的安装位置到混合箱中混合液的液面距离distance以及混合箱中混合液的液面高度level的数值，如此循环下去，达到实时显示的目的。若该混合箱中混合液的液位高于或者低于单片机模块1所设定的混合液液位数值，则单片机模块1的p1.0由低电平变为高电平、p1.1由高电平变为低电平以及p1.2口由低电平变为高电平，使得系统中的蜂鸣器发声，红色led指示灯亮，绿色led指示灯灭，提醒在场人员，达到对混合液液位的实时检测目的。

本实用新型要实现混合箱液位的非接触式测量，对混合箱液位进行实时显示，若液位达不到要求要进行声光报警，提醒在场人员。

上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。