一種語音播報簡易電容式液位計的製作方法

2023-12-11 21:31:22 2

本發明屬於液位測量技術領域，具體地涉及一種語音播報簡易電容式液位計。

背景技術：

液位測量廣泛地應用於石油、化工、食品加工等諸多領域，具有非常重要的意義。液位測量方法眾多，常見的有靜壓式、光電式、浮筒式、沉筒式、超聲式及電容式等。其中電容式測量具有安全可靠、非接觸、應用範圍廣等諸多優點，且可應用於導體及非導體的液位測量，故應用非常廣泛。

電容測量法，實際是先將液位高度變化轉換成相應的電容變化，再通過對電容的測量，間接測量液位的變化。電容測量並不容易，故一般常將電容變化轉化為電壓、相移、頻率、脈寬等物理量再進行測量。電壓測量需要精密的開關和運放，測量精度雖高，但電路複雜；相移測量則需要精密穩定的參考信號源，電路更為複雜；而頻率和脈寬測量因其本身就是數字量，可直接與單片機I/O口相連，故較適用於一般精度的測量。

技術實現要素：

本發明就是針對上述問題，彌補現有技術的不足，提供一種語音播報簡易電容式液位計；本發明減輕了操作工的勞動強度，降低了控制系統的故障頻率，提高了產品的質量與生產效率。

為實現本發明的上述目的，本發明採用如下技術方案。

本發明一種語音播報簡易電容式液位計，包括電源模塊、電容-頻率轉換模塊、單片機控制模塊、溫度測量模塊、LCD顯示模塊、4*4按鍵模塊、TTS語音合成模塊、音頻功放模塊、揚聲器；其結構要點是：所述單片機控制模塊分別與電容-頻率轉換模塊、溫度測量模塊、LCD顯示模塊、4*4按鍵模塊、TTS語音合成模塊相互連接，所述TTS語音合成模塊與音頻功放模塊相互連接，所述音頻功放模塊與揚聲器連接；所述單片機控制模塊的1引腳P10與溫度測量模塊的DQ埠連接，所述單片機控制模塊的21引腳P20和22引腳P21分別連接TTS語音合成模塊的14引腳和16引腳，所述TTS語音合成模塊的4引腳與音頻功放模塊的3引腳連接，所述音頻功放模塊的5引腳與揚聲器連接。

作為本發明的一種優選方案，所述電容-頻率轉換模塊採用555定時器與光電耦合器TLP521-1連接構成；所述555定時器的3引腳通過電阻R7與光電耦合器TLP521-1的正極相連，所述555定時器的5引腳通過電容C11與光電耦合器TLP521-1的負極相連。

作為本發明的另一種優選方案，所述溫度測量模塊採用DS18B20。

作為本發明的另一種優選方案，所述單片機控制模塊採用AT89C51，所述單片機AT89C51的21引腳P20和22引腳P21分別通過電阻R6、R5連接TTS語音合成模塊的14引腳和16引腳。

作為本發明的另一種優選方案，所述TTS語音合成模塊採用XF-4240晶片構成。

作為本發明的另一種優選方案，所述音頻功放模塊採用LM386晶片構成。

進一步地，所述XF-4240晶片的4引腳通過電阻調節器VAL0和電容C2與LM386晶片的3引腳連接。

本發明的有益效果是。

本發明提供一種語音播報簡易電容式液位計，一種基於單片機和科大訊飛TTS語音模塊的電容式液位測量系統。首先利用電容式液位測量方法將被測液位變化轉換為電容變化，再經由555定時器晶片將該電容變化轉換為更便於測量的頻率變化；內置的溫度傳感器測出當前溫度，並對其進行溫度補償。最後通過LCD及TTS語音模塊顯示並播報當前液位測量結果；從而實現一種簡易的語音播報液位測量系統。

本發明實現了該設備的計算機實時監測控制，為企業節省了大型計算機控制系統的投資，減輕了操作工的勞動強度，降低了控制系統的故障頻率，提高了產品的質量與生產效率；同時也對其他小型生產設備計算機控制與監測的設計與開發具有借鑑意義。

附圖說明

圖1是本發明一種語音播報簡易電容式液位計的總體連接框圖。

圖2是本發明一種語音播報簡易電容式液位計的各個模塊電路連接圖。

具體實施方式

結合圖1和圖2所示，本發明包括電源模塊、電容-頻率轉換模塊、單片機控制模塊、溫度測量模塊、LCD顯示模塊、4*4按鍵模塊、TTS語音合成模塊、音頻功放模塊、揚聲器；其結構要點是：所述單片機控制模塊分別與電容-頻率轉換模塊、溫度測量模塊、LCD顯示模塊、4*4按鍵模塊、TTS語音合成模塊相互連接，所述TTS語音合成模塊與音頻功放模塊相互連接，所述音頻功放模塊與揚聲器連接；所述單片機控制模塊的1引腳P10與溫度測量模塊的DQ埠連接，所述單片機控制模塊的21引腳P20和22引腳P21分別連接TTS語音合成模塊的14引腳和16引腳，所述TTS語音合成模塊的4引腳與音頻功放模塊的3引腳連接，所述音頻功放模塊的5引腳與揚聲器連接。

如圖2所示，為本發明一種語音播報簡易電容式液位計的各個模塊電路連接圖。其中，所述電容-頻率轉換模塊採用555定時器與光電耦合器TLP521-1連接構成；所述555定時器的3引腳通過電阻R7與光電耦合器TLP521-1的正極相連，所述555定時器的5引腳通過電容C11與光電耦合器TLP521-1的負極相連。所述單片機控制模塊採用AT89C51，所述單片機AT89C51的21引腳P20和22引腳P21分別通過電阻R6、R5連接TTS語音合成模塊的14引腳和16引腳。

所述555產生的振蕩信號通過單片機以頻率或周期的方式測量，考慮到電容較小，產生的頻率相對較高，採用頻率法測量，將555輸出信號經過光電耦合器TLP521-1後送入單片機AT89C51的T0計數輸入端，以完成頻率測量。

所述溫度測量模塊採用DS18B20。所述TTS語音合成模塊採用XF-4240晶片構成；所述音頻功放模塊採用LM386晶片構成；所述XF-4240晶片的4引腳通過電阻調節器VAL0和電容C2與LM386晶片的3引腳連接。

結合附圖和技術方案闡述本發明的工作過程：所述555定時器用於實現電容－頻率轉換，DS18B20配合實現溫度補償；測量結果通過SPI接口發送到XF-4240晶片實施語音合成，再經LM386晶片完成音頻放大後驅動喇叭發音；本發明中LCD顯示模塊、4*4按鍵模塊採用128×64點陣LCD模塊及一個4×4薄膜鍵盤作為系統的輸入輸出接口。

可以理解的是，以上關於本發明的具體描述，僅用於說明本發明而並非受限於本發明實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發明的保護範圍之內。