基于RS-485总线的远距离水位监测系统施辉记

施辉记李碧怡王宁

摘要：随着我国科技的发展，在工业安全日益得到重视的今天，工业很多方面水位监测成了安全的首要任务。本文将介绍一种怎样实现远距离水位监测的基于RS-485总线远距离通信的水位监控系统。在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线标准，并且具有抑制共模干扰能力，加上总线收发器具有高敏度，除此之外，RS-485总线具有建设简单，成本低，质量可靠系列优点。

关键词：RS-485；水位监测；串口通信

1、系统概述

水位监测系统是工业安全测量不可缺失一部分，工业安全是受到广大社会和政府的极度重视，所以如何做好这方面的安全措施，显得尤为重要，监测安全水位其实就是如何监控目标水位，现如今，RS-485已经成为一种工业现场中广为流传的串行接口。根据不同场地的条件需求，水位监测可分为通信距离在几千米内的监测（小范围）和通信距离在几十千米甚至更长的监测（大范围）。本文中介绍的是基于RS-485总线的远距离水位监测系统，主要采用STC89C52单片机作为控制单元核心，数据采集仪安装在水池监测位，前端的液位变送器采集蓄水池的水位信号并将其转换成4～20mA的标准电流信号，经过180m的传输后到监测房的数据采集仪，经模数转换（A/D）得到数字信号送给STC89C51控制1602液晶显示屏实时显示，并通过调制解调器将数字量调制成模拟量后送到RS-485总线上。水库泵站的接收控制仪的调制解调器对接收的模拟量进行解调得到水位数字信号，经STC89C51处理后输出控制信号，控制水泵的启停和微调泵的变频器频率，实现水泵的变流量自动供水。

2、硬件设计

2.1水位采集模块设计

该模块设计包括发送器和接收器，发送器利用555时基电路产生震荡信号驱动换能器产生40kHZ超声波，进行信号发送。接收器包括超声波接收探头和信号调理电路。接收探头和发射探头必须采用相对应的型号，否则不能产生共振而影响接收效果。采集模块利用红外专用接收集成芯片进行超声波调制解调，前置电路将接收到的信号转换成标准的数字信号，将信号传输到芯片进行处理。

2.2RS-485通信模块设计

该模块采用RS-485总线组成整体网络，再采用半双工通信方式，整个网络中任意时刻都由主机控制，从机不主动发送命令或数据。各从机间不能互相通讯，即使有信息交换也必须通过主机转发。考虑到带负载能力，我们选用MAX485作为串行通信转换芯片。

2.3主机处理模块

采集终端实际上是以单片机为核心的智能仪表，将水位传感器测量的模拟信号经过A/D转换后输入到单片机进行处理和存储。如果接收到命令，即可通过通信接口与其他单片机进行通信，将测量数据传输出去。如图2-1所示。

串口数据发送程序：发送数据时首先要置MAX485的DE端为高电平，另外在发送每一个字节都要进行一个延时程序，保证接收端可靠接收，发送完毕时置端为低电平，使其处于接收状态。

4、结语

本文介绍了一种基于RS-485总线远距离水位监测系统。该系统利用液位传感器将水位信息传送给STC89C51单片机，经过计算处理后，将数据显示并利用RS-485串行总线传送至地面计算机。水位监测系统成功地实现了远距离传输、实时监控的功能.实际控制水位误差在±1cm以内，传输控制延迟时间为0.1s。大大提高了水库的自动化和信息化管理水平，明显地减少了浪费，提高了经济效益。系统还可以在其他油库、锅炉等水位的监控中推广使用。

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基金项目：本项目由“西北民族大学电气工程学院双‘E’科研基金”资助。