发布时间 : 星期四 文章基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真更新完毕开始阅读7bcfa6f1f80f76c66137ee06eff9aef8941e484d
佳木斯大学学士学位论文
目 录
摘要.........................................................................................................................i Abstract......................................................................................................ii 第1章 绪论..............................................................................................................1 1.1 液位检测系统的概况...........................................................................1 1.2 国内外研究动态...................................................................................1 1.3 本次毕业设计的意义...................................................................................2 1.4 本次毕业设计的任务....................................................................................2 第2章 硬件电路设计............................................................................................4 2.1 硬件电路工作原...............................................................................................4 2.2 硬件电路设计....................................................................................................4 2.2.1 系统总体设计框图................................................................................4 2.2.2 核心芯片的介绍.................................................................................5 2.3 硬件电路各模块设..............................................................................10 2.3.1 电源电路设计................................................................................10 2.3.2 单片机最小系统电路设计...................................................................10 2.3.3 显示电路设计................................................................................11 2.3.4 液位传感器的接口电路设计................................................................13 2.3.5 AT89C51与ADC0809的接口电路设计............................................13 2.3.6 报警电路设计......................................................................................15 2.4 硬件电路总结....................................................................................15 第3章 软件设计.........................................................................................17 3.1 AT89C51的I/O口应用......................................................................17 3.1.1 P0口的信号输入.................................................................................17 3.1.2 P1口的信号输入.................................................................................17 3.1.3 P2口的信号输入..................................................................................17 3.1.4 P3口的信号输入...................................................................................18 3.2 软件模块设计......................................................................................19 3.2.1 主程序的设计..................................................................................19 3.2.2 A/D转换的设计..............................................................................20 3.2.3 显示子程序的设计...........................................................................21 3.2.4 报警子程序的设计...........................................................................24 3.3 软件设计总结.....................................................................................25 第4章 联机调试.....................................................................................26 4.1 仿真电路调试.....................................................................................26 4.2 硬件电路调试....................................................................................27 4.3 硬件电路调试出现的问题及解决方法....................................................28
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4.4 软件程序调试................................................................................28 4.5 软件程序调试出现的问题及解决方法...................................................29 4.6 联机调试总结........................................................................................29 第5章 结论..............................................................................................25 致谢...................................................................................................26 参考文献.......................................................................................................27 附录1..................................................................................................................28 附录2...........................................................................................................30 附录3..............................................................................................................31 附录4.................................................................................................................32 附录5.................................................................................................................33
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第1章 绪论
随着人们生活水平和工业标准的提高，液位的检测越来越受到人们重视，检测的精度和实时性要求也越来越高，另外还要求系统能提供对液位的自动控制功能。今后液位的监测和控制系统的研究将是一个重要的课题。
1.1 液位检测系统的概况
在日常生产和生活中经常遇到液位的检测和控制问题。尤其在许多工业生产系统中，需要对系统的液位或物料位进行检测和控制，特别是对具有腐蚀性的液体液位的测量，传统的电极法是采用差位分布电极，通过给电脉冲来检测液面，电极长期浸泡在液体中，极易被腐蚀、电解、失去灵敏性，因而对测试设备的抗腐蚀性要求较高。LM型液压传感器采用316L不锈钢膜片及PVC塑料螺纹头相结合，可测量水、其它液体及气体液位。LM型液压传感器采用拥有专利技术的低成本不锈钢传感器，其安装在PVC塑料过程接头内。监控工程实施方便、迅速、易做到实时控制，而且测量精度又能达到工业实用的要求，所以有广泛的应用前景。为了降低工人的劳动强度，改善工人的工作环境，节省财力、物力，避免资源的浪费，特别是对一些具有高温、高压、低温、低压、有辐射性、毒性、易挥发易爆等液体，就要对液位进行检测，而且液位的检测显得尤为重要。今后液位的监测和控制系统的研究将是一个重要的课题。
1.2 国内外研究动态
在当今社会经济高速增长的同时，水在人们的生活、生产中起着重要的作用。一旦出现缺水，轻则给人们生活带来极大的不便，重则出现造成严重的生产事故并造成不可挽救的经济损失。液面检测和控制技术的要求也越来越严格。为了解决生产中的测量问题，一方面是新测量原理的采用，新的仪器仪表水平的发展，扩大了检测方法，而另一方面需要对电脑化和智能化方向发展。近年来，微电子技术的发展使得水塔液位检测技术已经彻底改变。新的应用程序级的检测原理和电子元件，这样可以更好地判断正变得越来越小型化，尤其是小场液位开关光纤液位计的快速发展，没有移动部件，因此，精确的测量，可以控制。同时，液位检测和控制也正朝着智能化的方向发展，在衡量微处理技术水平的领域被广泛应用，实现故障诊断和报警等功能，提高了测量精度，可靠性，安全性，性别和多功能。在应用设计水平和定时应尽量达到液位检测系统的精确测量，以改善恶劣环境性下的精确和可靠地在恶劣的环境中。
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1.3 本次毕业设计的意义
目前，市面上进行液位测量的仪表种类繁多，但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在某些工业控制系统中，数据的测量这一基本功能已不能满足现代工业的要求，往往需要对大批数据进行记录，对其进行后期处理分析，实现差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作。在液位测量这一领域中，如江河湖海、城市用水等方面，大量数据长时间，多网点的采集记录分析具有普遍的意义。液位的变化分析，有助于人们进一步对自然环境、天气变化甚至是灾害预警提供可靠的支持。单片机在许多过程控制设备和产品中都得到广泛的应用。由于其体积小，价格低，具有逻辑判断、定时计数、程序控制等多种功能，在各个领域、各个行业都得到了广泛应用。不仅有常用的8位机，而且4位单片机和16位单片机也得到了普及，随着过程控制精度要求的增加和运算速度的增快，单片机得到了进一步的应用。
1.4 本次毕业设计的任务
本文的主要任务是以单片机为主控制器，开发一个基于液位传感器的液位监控系统，可测量并显示液位高度。设定最高液位和最低液位，当液位高于最高液位或低于最低液位时发出报警信号，提醒工作人员液位信息。研究设计内容包括：
（1）液位检测的基本原理与方法； （2）液位检测系统的整体方案设计； （3）模数转换电路的设计； （4）显示电路设计； （5）系统软件流程设计； （6）电源电路的设计；
（7）PCB布线及硬件抗干扰设计。
设计完成之后提供一个可以应用于一般工业的液位检测及显示系统的设计方案，测量范围和测量精度满足一般工业应用需要。通过毕业设计的整个过程，可以综合运用传感器、单片机、电子电路和程序设计等方面的知识，锻炼和提高科研的能力。
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