[发明专利]海港水密度测量仪

摘要

本发明公开了一种海港水密度测量仪。目前的仪器对使用环境要求高，自身制作成本较高。本发明中的超声波发射模块的输出端与置于海水中的一个超声波探头连接，、输入端与单片机控制模块输出端信号连接；超声波接收模块的输入端通过另一个超声波探头获取经过量杯底部返回的超声波信号，其输出端与单片机控制模块输入端信号连接，所述的量杯内盛有待测的海水；同时，温度补偿模块接收置于海水中的防水型DS18B20数字温度传感器输出温度信号，温度补偿模块的输出端与单片机控制模块连接。本发明使用超声波原理测量实时海港水密度的变化，可以在恶劣的环境下工作，提高了我国海港水密度的测量精度，而且具有便携的特点。

主权项

海港水密度测量仪，包括超声波发射模块、超声波接收模块、电源模块、单片机控制模块、液晶显示模块、温度补偿模块、串口通信模块、存储模块、键盘输入模块，其特征在于：超声波发射模块的输出端与置于海水中的一个超声波探头连接，激发控制超声波探头，输入端与单片机控制模块输出端信号连接；超声波接收模块的输入端通过另一个超声波探头获取经过量杯底部返回的超声波信号，其输出端与单片机控制模块输入端信号连接，所述的量杯内盛有待测的海水；同时，温度补偿模块接收置于海水中的防水型DS18B20数字温度传感器输出温度信号，温度补偿模块的输出端与单片机控制模块连接；液晶显示模块的输入端与单片机控制模块输出端信号连接；键盘输入模块与单片机控制模块信号连接；串口通信模块与单片机控制模块信号连接；存储模块与单片机控制模块信号连接；电源模块的输出端与单片机控制模块的输入端连接；所述的海港水密度测量仪超声波发射模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R4、第四电阻R5、第一电容C1、第一变压器中周T1、第一三极管Q1、第一插槽P2；第一电阻R1的一端连接第一变压器中周T1的第四管脚，并接地，另一端连接第一变压器中周T1的第三管脚、第一插槽P2的2脚；第二电阻R2的一端接+12V电源，另一端连接第一变压器中周T1的第一管脚、第一电容C1的正极；第三电阻R4的一端接地，另一端连接第一三极管Q1集电极，同时接第四电阻R5的一端；第四电阻R5的另一端连接单片机控制模块的输入端IN；第一电容C1的负极接地；第一变压器中周T1的第二管脚接第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的发射极接地；第一插槽P2的1脚接地，第一插槽P2的1脚外接超声波探头的正端，第一插槽P2的2脚外接超声波探头的负端；所述的第一三极管Q1的型号为S8050；所述的海港水密度测量仪超声波接收模块包括第五电阻R3、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第二插槽P5、第一芯片U5；第二插槽P5的1脚接第五电阻R3的一端，2脚接地；第五电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与第一二极管D1的负极、第六电阻R6的一端以及第二三极管Q2的发射极连接；第一二极管D1的正极接地；第六电阻R6的另一端接第二三极管Q2的基极、第三电容C3的一端、第十电阻R10的一端；第二三极管Q2的集电极与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端接地连接；第三电容C3的另一端连接第八电阻R8的一端；第八电阻R8的另一端连接第九电阻R9的一端、第七电容C7的一端、第六电容C6的一端；第九电阻R9的另一端接地；第六电容C6的另一端接第十四电阻R14的一端、第一芯片U5的第六脚；第七电容C7的另一端接第十四电阻R14的另一端、第一芯片U5的第七脚、第八电容C8的一端；第八电容C8的另一端连接第十五电阻R15的一端；第十五电阻R15的另一端连接第十六电阻R16的一端、第九电容C9的一端、第十电容C10的一端；第十六电阻R16的另一端接地；第九电容C9的另一端接第一芯片U5的第二脚、第十七电阻R17的一端；第十七电阻R17的另一端接第十电容C10的另一端、第十一电容C11的一端、第一芯片U5的第一脚；第十一电容C11的另一端接第二二极管D2的负极、第三二极管D3的正极；第二二极管D2的正极接第十二电容C12的一端，并接地；第三二极管D3的负极接第十二电容C12的另一端、第十八电阻R18的一端；第十八电阻R18的另一端接第三三极管Q3的集电极；第三三极管Q3的发射极接地，基极接第十九电阻R19的一端、单片机控制模块的INT端口；第十九电阻R19的另一端接+5V电源；第十电阻R10的另一端接第四电容C4的正端、第十一电阻R11的一端；第四电容C4的负端接地；第十一电阻R11的另一端、第十二电阻R12的一端接+5V电源；第十二电阻R12的另一端接第十三电阻R13的一端、第五电容C5的正端；第十三电阻R13的另一端接第一芯片U5的第三脚、第五脚；第五电容C5的负端接地；第一芯片U5的第四脚接地，第八脚接+5V电源；第二插槽P5的1脚外接另一个超声波探头的正端，第二插槽P5的2脚接该超声波探头的负端，所述的第一芯片U5型号为NE5532ap；所述的电源模块包括第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第四二极管D4、第五二极管D5、电感L1、第二芯片U2、第三芯片U3、插座U4；第四二极管D4的正极连接插座U4的1脚，负极与第十三电容C13的正端、第二芯片U2的第一脚连接；第十三电容C13的负端连接插座U4的0脚，并接地；第二芯片U2的第三脚、第五脚接地，第二芯片U2的第二脚接第五二极管D5的负极、电感L1的一端，第二芯片U2的第四脚接电感L1的另一端、第十四电容C14的正端、第十五电容C15的一端、第三芯片U3的第一脚，并输出+5V电源；第十四电容C14的负端接地；第十五电容C15的另一端接地；第三芯片U3的第二脚接地，第三脚输出+3.3V电源；第五二极管D5的正极接地；所述的第二芯片U2型号为LM2576S‑5、第三芯片U3型号为LM1117‑3.3，插座U4外接+12V的适配器；所述的单片机控制模块包括第四芯片U1,第十六电容C16，第十七电容C17，第一晶振X1、第二晶振X2、第三插槽P1；第四芯片U1的12脚连接超声波发射模块的IN端；第四芯片U1的36脚连接超声波接收模块的输出端INT；第四芯片U1的62、63脚接地；第四芯片U1的1、64脚连接+3V电源；第四芯片U1的8脚连接第二晶振X2的一端；第二晶振X2的另一端连接第四芯片U1的9脚；第四芯片U1的52脚连接第一晶振X1的一端、第十七电容C17的一端；第十七电容C17的另一端接地；第四芯片U1的53脚连接第一晶振X1的另一端、第十六电容C16的一端；第十六电容C16的另一端接地；第四芯片U1的58脚连接第三插槽P1的4脚；第四芯片U1的57脚连接第三插槽P1的8脚；第四芯片U1的56脚连接第三插槽P1的10脚；第四芯片U1的55脚连接第三插槽P1的12脚；第四芯片U1的54脚连接第三插槽P1的14脚；第三插槽P1的6脚接地；第三插槽P1的13脚接3.3V电源，其它脚均悬空；第三插槽P1为JTAG接口，用于仿真和烧录程序；所述的第四芯片U1型号为MSP430F149；所述的液晶显示模块包括液晶P3、第一可变电阻W1；液晶P3的1脚、16脚均接地；液晶P3的2脚接+3.3V电源；液晶P3的3、4、5、6、7、8、9、10管脚依次与单片机控制模块中第四芯片U1的27、26、25、24、23、22、21、20管脚相连；液晶P3的11、12、13管脚依次与单片机控制模块中第四芯片的19、18、17管脚相连；液晶P3的14脚与第一可变电阻W1的可调端相连；液晶P3的15脚接第一可变电阻W1的一端，并连接+3.3V电源；第一可变电阻W1另一端接地，所述的液晶U1型号为LCD1602；所述的温度补偿模块包括第四插槽P4、第二十电阻R20；第四插槽P4是用来与防水型DS18B20数字温度传感器相连，第四插槽P4的1脚接+3.3V电源、第二十电阻R20的一端；第四插槽P4的2脚、第二十电阻R20的另一端接第四芯片U1的38脚；第四插槽P4的3脚接地；所述的串口通信模块包括第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22、串口插槽P6和第六芯片U6；第二十一电容C21的一端接地，另一端接第六芯片U6的2脚；第六芯片U6的1脚接第十八电容C18的一端；第十八电容C18的另一端接第八芯片U2的3脚；第六芯片U6的4脚接第十九电容C19的一端；第十九电容C19的另一端接第六芯片U6的5脚；第六芯片U6的6脚接第二十电容C20的一端，第二十电容C20的另一端接地；第六芯片U6的7脚、8脚、9脚、10脚均悬空；第六芯片U6的11、12管脚依次与单片机控制模块中第四芯片U1的32、33管脚相连；第六芯片U6的13脚接串口插槽P6的3脚；第六芯片U6的14脚接串口插槽P6的2脚；串口插槽P6的1脚接地；第六芯片U6的15脚接第二十二电容C22的一端，并接地；第二十二电容C22的另一端接第六芯片U6的16脚和+3.3V数字电源；所述串口插槽P6的型号为DB3接口；第六芯片U6型号为MAX3232；所述的存储模块包括第一上拉电阻R21、第二上拉电阻R22、第三上拉电阻R23和第七芯片U7；第七芯片U7的1脚、2脚、4脚均接地；第七芯片U7的3脚接+3.3V电源；第七芯片U7的5脚与第三上拉电阻R23的一端、第四芯片U1的29脚P3.1相连；第三上拉电阻R23的另一端与第七芯片U7的8脚、第一上拉电阻R21的一端、第二上拉电阻R22的一端以及+3.3V电源连接；第七芯片U7的6脚与第二上拉电阻R22的另一端、第四芯片U1的30脚P3.2相连；第二芯片U7的7脚与第一上拉电阻R21的另一端、第四芯片U1的28脚P3.0相连；所述的第七芯片U7的型号为24LC515；所述的键盘输入模块包括第四上拉电阻R24、第五上拉电阻R25、第六上拉电阻R26、第七上拉电阻R27和第七插槽P7；第七插槽P7的1脚分别与第七上拉电阻R27的一端、第四芯片U1的13脚P1.1连接，第七上拉电阻R27的另一端与+3.3V电源、第四上拉电阻R24的一端、第五上拉电阻R25的一端、第六上拉电阻R26的一端连接；第七插槽P7的2脚分别与第六上拉电阻R26的另一端、第四芯片U1的14脚P1.2连接；第七插槽P7的3脚分别与第五上拉电阻R25的另一端、第四芯片U1的15脚P1.3连接；第七插槽P7的4脚分别与第四上拉电阻R24的另一端、第四芯片U1的16脚P1.4连接；第七插槽P7的5脚接地。