开题报告-基于单片机的液位控制系统设计

毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文)题目：基于单片机的液位控制系统设计学 院： 化工自动化学学 号： 1201专业班级: 101学生姓名：指导教师：20年月 7日00一、课题基本情况1。课题的来源及选题的依据随着我国的国民经济与生活水平的发展，各个行业对自动化的需求也日益增加，为减少污染、节约资源，单片机的控制技术得到了广泛的应用。无论是会使用到水箱，水箱里的水位控制就是最重要的问题了，以前都会有专门的人的水位就得到了广泛应用。在工农业生产以及日常生活应用中，常常会需要对容器中的水位进行自动控制。比如自动控制冰箱、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量，生活中抽水位控制的技术要求不同、精度不同，但是基本的控制原理可以归纳为一般的反馈控制方式，他们的主要区别在于检测水位的方式、反馈方式、以及控制器上的区别.总结了很多经验,但是各行业仍处于发展期，经调查,更多科研研究在这方面开展的工作更看重的是理论和算法，数年来这方面的研究的论文较多，但着重生产实际的很少。本论文将致力于改善这一状况，解决生产生活所可能遇到的普遍性问题,为设计者提供参考。2.国内外的研究动态及水平奠定了基础，进入了国际市场。我国在新型测控装置与系统研究、制造、应用和经验上,与其他发达国家相比还存在差距,但是我国的研究人员已经克服很多困难，并在不断地摸索中前进，有望在相关领域赶上甚至超过发达国家的技术PAGEPAGE10水平，这是发展趋势。液位测量的方法比较多，依据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类型。1。接触式测量法接触式测量法是指测量用传感器直接与容器内存储液体相接触，从而获得测量参数的方法。(1）人工检尺法成本低的优点，但人为读数误差大、无法实现自动检测和操作。(2）电参数测量法常见的有电阻法、光电法、测重法、电容法、浮标法及声光电的反射回波法等.2.非接触式测量法非接触式测量法包括超声波法、调制型光学法、微波法等。其特点是测量手段并不采用浮子之类的固态物，而是利用声、光、射线、磁场等的能量。液染性强，易结晶的介质.下面简单介绍超声波法和微波法的测量原理。射后再由换能器将该超声波转换为电信号,超声波法可用于多液面的测量。(2)微波法：微波通过天线辐射出去，经液面反射后被天线接收，然后由二次电路计算发射信号与接收信号的时间差得出液位。3。本课题的目的及意义随着计算机技术、测量技术和控制技术的高速发展，越来越多的先进测量液体的液位控制是近年来新开发的一项新的技术，它是自动控制、微型计算机软件、硬件等几项技术紧密结合的产物。测量准确、使用寿命长等特点，设计以单片机为基础的液位控制系统，具有实时液位测量监控数据处理等功能。4.预期目标点使它的应用领域日益广泛。一般，工业控制系统的工作环境差，干扰性强，51工作效率低，安全性难以保障，因此必须进行自动化控制系统的改造。从而实现提供足够的水量、平稳的水压的自动控制有设计低成本、高实用价值的控制器。由于自动化技术在矿企业的广泛应用，水位自动控制技术越来越频繁地进入到自动控制系统设计者的视线。本课题的水位控制技术采用液位传感器和压力传感器对液位高度和压力进工作抽水，使水塔内的水位和水压上升，到达规定高度。而达到不用人工专门去控制即可使水位保持在一定范围内的目的。二、课题设计拟采用方法和手段简单的机械式控制装置进行控制，一种是复杂的控制器控制方式。两种方式的实现如下。（1）简单的机械式控制方式。其常用形式有浮标式、电极式等，这种控制形式的优点是结构简单、成本低廉。但是存在问题是精度不高，不能进行数值显示，另外也很容易引起误动作,且只能单独控制.(2)复杂控制器控制方式.这种控制方式是通过安装在水泵出口管道上的压力传感器，把出口压力变成标准工业电信号的模拟信号，经过多路切换、A/D变换成数字信号传送到单片机,经单片机运算和给定参量的比较，进行PID运算，得出调节参量来控制其输出电压变化，以达到控制水箱水位的目的。1要求报警,开启继电器，控制水泵开始上水。现场实时显示测量值,从而实现对水箱水位的监控。排水水泵排水水泵输出驱动电路抽水水泵数码管显示电路水位检测电路AT89C51报警设备水压检测电路AD0809转换器键盘输入图1。单片机液位控制系统框图AT89C51基本外围电路组成。要求：对液位传感器采集的液位信息进行放大、A/D转换等处理，并设计其前端数据采集与相应的输出控制硬件电路，完成相应的单片机软件控制设计。液位信息经传感器采集后送入单片机，单片机进行控制并送到数码管显示，可用键盘输入需要控制液位的上、下限.硬件电路设计AT89C51（键盘输入电路，抽水电动机控制电路，AD0809单片机（1)单片机的功能和特点ATMEL40AT89C512,P0A/D；P1；P2磁阀；P3AD图2.8051单片机引脚图P08I/O8TTLP0序和数据存储器时，P08/具有内部上拉电阻。P18I/O,P14TTLP1“1”时可以作为输入口使用。P28I/O,P24TTLP2“1"可以作为输入口使用。P3：P38I/OP34TTLP3“1"时可以作为输入口使用。(2）单片机的工作过程单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条一条执行的指令的过程,所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作作用应着一种基本操作；单片机所能执行的的全部任务，必须把要解决的问题编成一系列的指令(这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令，这一系列指存储器由许多存储单元(最小的存储单元元里的指令取出并执行，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令也是一条条顺序存放的，单片机在执行程序时要把这些指令一条一条取出并执行，必须有一个部件能追踪指PC（CPU，在开始执行程PCPC1、2以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。1。2A/D转换电路（1)ADC0809的内部逻辑结构A/D转化电路在控制器中起主导作用，用它将传感器输出的模拟电压信号转换为单片机能处理的数字量。该控制器采用CMOS工艺制造的逐步逼近式8A/DADC08093A/DA/DADC08093ADC080928ADC0809能说明如下:

图3.ADC0809 引脚图START——STARTADC0809;STARTA/DCLK—-时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供,因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHZ的时钟信号。EOC-—转换结束信号.EOC=0，正在进行转换；EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。OE——输出允许信号.用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1,输出转换得到的数据。A/D字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。1。3数码管显示和键盘电路图4.键盘电路数码管显示电路和键盘电路一起设计，数码管显示电路由四位一体共阳极数码管及其驱动三极管组成,分为动态显示和静态显示，为了系统的优化和省电，本设计采用动态显示.键盘在单片机应用系统中是一个很关键的部件，它能实现向单片机系统输要的按键较少，故采用独立式键盘接口电路。它是将每个独立I/OI/OI/OI/O低警戒液位的设置。具体来说，S3、S4,S2、S5作为高低警戒液位的模式选择和确认键。2。软件设计址等赋予有含义的值.图5.主程序流程图三、完成课题所需条件根据本课题所拟定的设计方法和手段，首先系统需要经过硬件设计和软件法修改系统出现的错误；在没有错误的情况下，可以由实验仿真的情况，根据设计原理图设计出实物，之后不断检验系统会不会出现不稳定、故障等其他错误，之后优化系统设计。具体具体所需条件如下.根据设计要求和目的，查找所需的硬件设备，例如单片机、ADC0809器、7proteus通过查找相关资料和学习，准确连接各个设备，如果仿真不顺利，可以稍微修改硬件设计,但是大致上硬件设计要符合要求和满足目的。keil书籍和知识，巩固单片机汇编语言知识，使自己的编程思维更加适合编写单片proteus真软件上加载,进行仿真测试。综合了硬件和软件设计，因此反复修改错误是必不可少的。修改完成和测试通过后，需要与老师和同学讨论改进方法，以便真正的设计出实物。将设计好的仿真控制系统付诸实际。购买实际的硬件设备，通过实际动手操作，检验系统能否真正的工作。这一步是对上一步完成仿真设计的超越，需PCBPC成最终测试.四、课题进度安排第1周 了解课题，着手准备深入课题所需资料和相关知第2周 拟定设计方案，撰写开题报告和外文翻译第3周 查找资料，深入理解硬件设第4周 设计检测液位和水压电路第5周 设计ADC转换电第6周 设计键盘显示电第7周 设计单片机驱动电机电路第8周 根据硬件设计，在proteus软件画出硬件第9周 查阅文献,进行软件逻辑框图设计第10周 根据软件逻辑框图，在keil软件中学习编写程第11周 设计液位检测程序第12周 设计水压和AD转换程第13周 设计键盘显示程序第14周 设计驱动电机程序第15周 将所有程序进行编译和测试第16周 检查最后仿真测试结果,找到改进措第17周 准备答辩第18周 答辩五、参考文献蔡黎．一种基于单片机的水位控制系统设计[J]．仪器仪表用户，2007，14(4：44-45陈霞,白小军．基于单片机的液位监控系统［J]．武汉理工大学学报,2007,29 （3)：3—6陈新昌，王万章．单片机在水位控制中的应用[J．信息科技，2006（24):89-90,94胡汉才．单片机原理及接口技术［M]．北京清华大学出版社,2002JennSenLeu,PapamarcouA.OnEstimatingtheSpectralExp onentofFractionalBrownineMotion ［JTrans.InformationTheory,1995 ，41(1）:233-244SzuChuLiu,ShyangChang.DimensionEstimationofDiscreteFractionalBrownianMotionwithApplicationstoImageTextureClassification[J].IEEETrans 。onImageProcessing ，1997,6（8：1176—1184刘华东．单片机原理与应用[M]．北京：电子工业出版社，2003董晓红．单片机原理及接口技术[M．西安:西安电子科技大学出版社，2004付晓光．单片机原理与实用技术[M．北京：清华大学出版社,2004张凯．MCS51单片机综合系统及其设计开发[M]．北京科学出版社，1996何希才．传感器及其应用实例［M]．北京机械工业出版社，2004张洪润清华片机应用技术教程[M．北京:清华大学出版社1998陈卫红胡长松用8051 单片机实现液位控制系统的多功能显［J山东:石油大学自动化系,2009，9（3：14—16贺廉云．单片机液位控制系统[J]．山东：德州学院机电工程系，2008:37—38郭陈文．基于AT89C51 单片机的液位检测系统[J．东北：东北装备指挥技术学院，2003：48—50于海生．微型计算机控制技术[M]．北京：清华大学出版社，1999Dr。A。S.C.S