基于单片机的液位控制系统

1、目录第一章引言佐原健二系统设计第三章硬件电路原理第四章软件设计第五章结论论附录程序清单第一章引言1.1任务背景随着计算机技术、测量技术和控制技术的快速发展，越来越多的先进测量控制设备、技术和方法在自动测量控制领域得到了广泛应用。单片机具有自己的特性，广泛应用于智能仪表、工业控制、家电、电子玩具等各种领域。本主题适应了这种发展趋势，将单控制器应用于液位自动控制系统，实现了自动报警和自动控制。液位测量广泛应用于太阳能热水器、工业锅炉控制、农用机械水箱等。液位法控制对工业农业生产、医疗监护等都具有重要意义。液位控制系统是以水位为控制参数的控制系统，在工业生产的各个领域有着广泛的应用。在工业生产中，容

2、器内需要对媒体进行液位控制的地方很多，可以保持高精度的数值。(莎士比亚，温斯顿，产业名言) (产业名言警句控制通常是指调节特定的水位，使其达到所需的精确度)。液体的液位控制是近年来新开发的新技术，是自动控制、微机软件、硬件等多种技术紧密结合的产物，工业操作采用微机控制和现有仪表控制，微机控制的优点包括：(1)集中直接显示每个操作参数和液位状态。(2)通过水质控制过程的自动化处理和监控软件的良好人机界面，操作员可以根据监控计算机的控制效果及时修改操作参数，有效减少人的疲劳和失误，提高生产过程的安全性和实时性。(3)在运行过程中，可以随时轻松修改各种操作参数的控制值，修改系统控制参数，轻松更改液位

3、、下限。本设计以水塔供水为模型，考虑到单磁盘级控制单元的重复性、功耗降低、测量精度、使用寿命等特点，设计了单磁盘式液位控制系统，具有实时水位测量监控数据处理等功能。1.2单片机简介单片机(SCM)是集成电路芯片。采用超大规模集成电路技术，引入了具有数据处理功能的中央处理器中央处理器中央处理器(CPU)、只读内存只读存储器(ROM)、随机内存随机访问内存(RAM)和中断系统。微控制器单元(Microcontroller Unit)是微控制器(Micro Controller Unit)，通常使用字母缩写MCU表示微控制器，最先用于工业控制领域。单片机由运算符、控制器、内存和输入/输出设备组成。单

4、片机正在运行程序，可能需要修改才能通过其他程序执行其他功能。单片机程序执行的过程，即单芯片程序执行的过程，即命令执行的过程，即指令、指令、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片、单芯片进程计数器部分是一个PC(包括CPU)，在进程开始运行时，PC连接到进程的第一个命令地址，然后给定每个执行命令，计算机的内容将根据命令长度自动增加。1、2、3指向以下命令，可以强制启动地址命令序列运行：早期的单片机都是8位或4位。最成功的是8031年。因为以Indell为主的简易性、可靠性、优异效能赢得了很多赞誉。接着开发了8031年

5、系列MCS51单片机系统。基于该系统的单片机系统至今仍被广泛使用。MCS-51系列微控制器适合实时控制，可配置工业控制器、智能仪表、智能接口、智能武器设备、通用测量设备等。目前，世界上一些大型半导体公司推出的51核系列微控制器产品与命令系统、地址空间和寻址方式、针脚功能完全兼容。MCS-51系列单片机体积小，功能齐全，价格低廉，控制导向，开发和应用方便，因此极具竞争力，今后仍是工业界和科学界广泛使用的8位微控制器。基于单片机的控制电路具有价格低廉、体积小、系统结构简单、控制方便、处理能力强等优点，对各行各业的技术改造和产品更换起到了重要的推动作用。1.3本主题的研究内容和意义本主题使用单片机实

6、现水位自动监控、自动控制、传感器测量水平、AD转换后发送到单片机、使用单片机将数据传递到液晶显示器，并将结果数据与键盘输入水平高低值进行比较，确定是否报警、自动排水等。这个课题完全适用于实际情况，因为其显示准确，可以实现警报，自动控制，节省了不少人力和物力。佐原健二系统设计基于2.1单片机的液位控制系统设计要求该系统由单芯片AT89C52、液晶显示器、报警、键盘、传感器和其他基本外围电路组成。要求：扩大水位传感器收集的水位信息，处理A/D转换等，设计前端数据收集和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。液晶显示器信息通过传感器收集并传送到单个磁盘，单片机控制液晶显示器，键盘控制液

7、晶显示器，下限。2.2总体设计2.2.1整体设计选项考虑到系统的设计要求，着重在设备选择过程中选择传感器。传感器选择考虑了实际应用中的很多问题，如可靠性、可靠性等。以下方案对此进行了比较：方案1:非接触级别传感器非接触级传感器只能穿透容器壁，不能穿透金属容器或电镀膜容器壁。粘度高、难以流动的液体，如果粘合容器壁太多，非接触式液位传感器可能无法使用。此外，安装环境也有高要求，因此必须垂直安装在容器壁上，以避免相对运动，并安装在长期持续振动的地方。因此，高灵敏度、稳定性、设计要求不能得到满足。案例2:输入等级感测器投入式液位传感器是用于测量液位的压力传感器。基于投入型压力传感器的液位传感器测量流体

8、静压和高度比的液体的基本原理介绍了国外先进的隔离型扩散型硅压力敏感元件或陶瓷容量敏感传感器，在电子信号、静态压力和温度校正后转换为标准线性校正电信号。投入式正压和液位传感器看起来是正确测量的，但连接电缆通气会受到环境的影响，导致气管壁的收缩、凝结。露珠落在电子设备和传感器上，会影响准确度者的输出漂移。这个传感器容易受环境影响，测量不准确，安装不方便。场景3:电容式液位传感器电容式液位传感器使用电容式阳极板之间电容值的变化来测量液位水平。电容式液位传感器是适合腐蚀性和高压介质的小尺寸，易于获得远距离传输和调整的优点。但是也有很多缺点，媒体和液面上部的遗传常数必须恒定才能正确测量。测量范围受金属杆

9、长度的限制。容器材料的要求很高。经测试的介质具有传导性。这个也不适合这次设计。场景4:超声波传感器超声波传感器他是工业领域第一个具有键设置功能和自我诊断功能的小型传感器吗？体积小，具有其他大型传感器的功能，安装方便，不受被测试物体颜色的影响。电源电压为10至30v，测量范围为30mm至300mm，输出电压为0v至10v，输出电流为4mA至20mA，最小。此传感器测量范围太小，无法满足此设计要求，因此不要选择。案例5: LM1042层次探测器集成芯片LM1042是用于水位检测的专用集成电路，它嵌入了所有热阻探头控制、热阻探头短路检测和开放所需的监控电路，具有强大的功能。LM1042采用热阻探针技

10、术，可测量非柔性液面高度，提供与液位高度成比例的输出，并可进行单个或重复测量。热阻探针控制、热阻探针的短路检测和开放所需的所有监控电路都集成在LM1042芯片内部。此芯片还可以使用线性输入或其他传感器信号作为输入信号。LM1042级检测器可以选择热阻或线性信号作为输入，集成热阻检测器的控制电路，在LM1042级检测器复位时切换，延迟功能可以防止临时信号的影响。此外，LM1042级检测器具有探测短路、开路检测功能。因此，该设计选择了该方案，LM1042液晶探测器的具体结构图见第三章。2.2.2总体方案简介测量部分：液晶传感器使用LM1042液晶传感器，并将ADC0809的模拟通道连接到端口。AD

11、C0809和并行端口扩展芯片8155直接连接，ADC0809的A、B和C均接地，选择第一个模拟通道。键盘部分：由于键盘不经常使用，上下输入中断。一个是接口中断端口1，另一个连接到计时计数器0，将计时计数器0扩展到外部中断端口。标记部分：本部分在液晶显示器1602上实施液晶显示器，并在液晶显示器上显示液晶显示器值。警报部分：当水位高于键盘输入的水位上限或低于键盘输入的水位下限时，蜂鸣器发出警报。控制部分：高于键盘输入的水位上限时，单片机启动电动机开关制动器释放液体。当液位低于液位下限时，单片机启动电动机自动上升到液体中。为了减少执行器对单个芯片的影响，提高稳定性，在执行器前添加了光电隔离器，并由

12、电磁继电器控制马达开关。单片微机AT89C52报警电路马达执行器键盘输入扩展电路8155液晶显示1602A/D转换ADC0809液晶检查图2-1系统范围的方框图2.3硬件设计摘要2.3.1系统硬件电路设计原则一般来说，系统硬件电路设计应遵循以下原则：(1)选择尽可能标准化的模块化通用电路，并符合单片机应用系统的一般用途。(2)系统的相关部件应尽可能地匹配性能。(3)可靠性和抗干扰设计是硬件设计的组成部分。可靠性，抗干扰能力与硬件系统本身的素质有关，必须认真对待。(4)硬件结构应与应用程序设计一起考虑。软件可以实现的功能由软件尽可能地执行，以简化硬件结构。但是，“软化”结果可能比硬件响应时间长。

13、如果实时要求高，则必须使用硬件完成。(5)如果有很多单片机外部电路，则应考虑驱动能力。2.3.2芯片和设备类型选择原则(1)货源充足，选择的单片机芯片必须具备国内零部件市场上货源稳定成熟的开发设备。(2)符合标准化、尽可能符合国家标准或次要标准(GJB、GB、SJ)的通用、技术成熟部件。(3)开发周期短，在研究任务繁重、时间紧迫的情况下，要考虑采用自己比较熟悉的系列、模式。(4)性价比要高，在性能指标保证的情况下使用的芯片价格要尽可能低，系统的性价比要高。(5)优先选择质量稳定性、可靠性、发展前景证明的标准件。不能购买市场淘汰的产品。2.3.3液位检测系统硬件选择(1)主要控制部件单片机的选择

14、AT89C52是只读的、可重复的CaXie闪存程序内存和256字节数据随机访问内存(RAM)，它包含8个低电压高性能CMOS，使用MCS-51汇编语言命令系统EMC标准通用8位构建的非易失性存储技术。AT89C52是高效的微控制器，因为大量嵌入式控制系统提供了灵活、低成本的计划。(2)选择液晶显示器液晶屏原理(LCD)是液晶屏的物理特性，通过电压的显示区域进行控制，有电的人说它可以显示图形。液晶显示器和厚度薄、大规模集成电路直接驱动技术、易于实现全彩色显示器的功能广泛应用于笔记本电脑、数码相机、PDA移动通信工具等。1602字符液晶显示器模块专门设计为显示字母、数字和符号的形成以及液晶显示器模

15、块，每行可以显示16个人物。4点和8位数据传输。提供57光栅光标和5 X10光栅光标显示模式。国际知名化妆品牌提供化妆品展示DDRAM发电机数据缓存，性格和个性CGRAM CGROM发电机，可以使用CGRAM存储自己定义的88种最图形化的文字点阵数据。丰富的指令集：让您清楚地看到游标的由来。显示打开/关闭，光标打开/关闭；显示字符闪烁。移动光标；变化，等等。(3)选择a/d转换器A/D转换设备和芯片微控制器实现了数据收集的典型外部设备。根据A/D转换器性能，在各种数据收集系统设计中首次见面是选择适合系统设计要求的A/D转换器的方法。选择A/D转换设备需要考虑自身的质量和应用领域要求。ADC0809 CMOS数据收集设备包括8个连续近似A/D转换器部分，因为8通道转换开关和控制逻辑与微处理器兼容。8向切换开关可以直接连接8个单端输出模拟信号中的任何一个。而且，因为价格低廉，所以有理由认为是简单的数据收集系统。本设计中使用的其他硬件部件将在以下章节中详细介绍。2.4软件设计摘要单片机应用系统软件主要包括两部分：液位自动测量系统主程序和每个模块子程序。根据系统软件的总体设想，首先根据粗粒度的方法，将整个系统软件分为功能独立、大小适当的模块