液位控制系统设计

《计算机控制技术》课程作业《计算机控制技术》课程作业 题目名称题目名称 学学院院 专专业业 班班级级 学学号号 姓姓名名 单片机水槽液位控制系统设计报告 机电与质量技术工程学院 2017 年 5 月 25 日 单片机水槽液位控制系统设计报告 一 ：选题的实际意义 现在的工业生产最大的一个特点就是自动化， 已经是取代了之前 的人工化的，在这样的一个过程当中有很多的特点， 也就是说我们要 实现这样的一点的话，那就需要很多的高科技的仪器来满足了， 这点 是非常的值得肯定的，因为多数的时候，我们要是能够真正的将我们 的工业化的生产做好的话，那是非常的困难的，在某种程度上面可以 说，比起其他的一些工业生产来，是比较的困难的多的。所以的话， 有许多的精密的仪器需要运用到， 比如说，液位控制器是我们常见的 一种。而在液位控制器的话，有一个非常的多的特点，就是他的使用 范围上面是非常的广泛的， 几乎是覆盖了各行各业里面的， 所以的话， 在现在的话，有很多的行业都有这样的一个特点， 就是说要实现自动 化的过程，那么这样的一个仪器，那是要用到的了。此次我们本次要 设计的就是基于单片机的水槽液位控制系统。 二 ：该计算机控制系统的目的 根据水槽液位的高低变化来控制水泵的启停， 从而达到对水槽液 位的控制目的。 在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的 控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位的上限、下限。 同时，通过水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界 面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数， 这样 能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。 三 ：计算机控制系统达到的效果 自动控制水槽水位高度。 当水槽液位下降至 B 点或 B 点以下时水 泵被启动；水槽液上升，当液位到达C 点时，水泵停止运行；当液位 处于 B 点与 C 点之间时，水泵就会维持之前的状态（启动或运行）。 以实现控制水位高度。 四 ：设计思路 水位检测及控制采用如附件一所示电路， 虚线表示水位变化。在 正常范围以内，水位应维持在虚线 A 和 C，其中 A 处于下限水位，C 处于上线水位，B 位于 AC 之间。A 接+5V 电源，B、C 各 通过一个电 阻与地相连，同时与单片机的 P1.0 和 P1.1 口相连。 1. 供水时，水位上升，当达到上线水位 C 时，由于水的导电作用 B、 C 与+5V 电源导通，同时通过 P1.0 和 P1.1 端口向单片机输入高电 平 1，这时通过程序设计使单片机控制电机和水泵停止工作， 不再 供水。 2. 当水位下降到 B 以下时，电极 B 与电极 C 在水面上悬空，b 点、c 点向单片机输入 低电平，这时单片机应控制水泵启动，向水槽内 供水。 3. 当水位位于 B 点与 C 点之间时，由于水的导电作用，电极 B 连到 电极 A 及+5V 是 b 点呈现高电平，而电极 C 仍处于悬空状态，则 c 点位低电平，这时不论水位处于上升还是下降状态，水泵都应继 续维持原有的工作状态，既可能是运行，也可能是停止。 五 ：设计过程（建议模块化设计过程） 1.设计的目标与要求 根据水槽液位的高低变化来控制水泵的启停， 从而达到对水槽液 位的控制目的。工作原理图如下： 当液位上升至高限 C 以上时，水泵停止运行，液位不再上升；液 位降至 B 以下时，水泵开始启动运行，也为上升；液位维持在 BC 之 间时，水泵维持原来的工作状态，既可以停止，也可以启动。 2.硬件电路设计 根据工艺要求，设计的系统硬件电路如下表： 表 1液位信号及操作状态表 P1.0 0 1 P1.1 0 0 液位 B 点以下 B、C 之间 操作状态 水泵启动 维持原来工作状态 0 1 1 1 测量不正常 C 点以上 故障报警 水泵停止 （1）系统核心部分 采用 AT89C51 单片机，P1.0 和 P1.1 作为液位采集入口，用 P1.2 作输出口，P1.3 作报警输出口。 （2）液位测量部分 根据液位的4种状态， 单片机根据4种状态控制水泵电机的工作， 具体见表 1。 （3）控制报警部分 根据表 1 中的液位状态， 当液位测量不正常时， 会发出故障报警， 水槽液位控制系统中的发光二极管发光，或者是蜂鸣器发出声音。 3.软件设计 （1）软件设计的原理 通过软件设计将将模拟信号送入 A/D 转换器， 换算出某一时刻水 塔水位的实际高度，然后拿它与标定水位进行比较，要求实时检测水 箱的液位高度，并与开始预设定值做比较， 由单片机控制开关的开断 进行液位的调整，最终达到液位的预设定值。检测值若高于上限设定 值时，要求水泵停止，断开继电器，控制水泵停止上水；检测值若低 于下限设定值，要求水泵启动，开启继电器，控制水泵开始上水；若 测量值在设定值之间，则维持原来工作状态；当测量不正常时，故障 报警系统启动。 （2）系统主程序设计 void main (void) { T0_init_1(); while(1) { if(key_play==0) //按下开始按钮 { temp=1; TR0 = 1;//启动定时器 1 开启 0 关闭 } if(key_stop==0) //按下停止按钮 { temp=0; TR0 = 0;//启动定时器 1 开启 0 关闭 } if(key_jian==0) //按下退水按钮 { while(key_jian != 1); //消抖 TR0 = 0;//启动定时器 1 开启 0 关闭 if(NEW_shui0) { NEW_shui--; } } smg_show(); //显示水位 if(temp) { if(NEW_shui30) { led_A=0; } else if(NEW_shui60) { led_B=0; } else if(NEW_shui90) { led_C=0; TR0 = 0;//启动定时器 1 开启 0 关闭 } else if(NEW_shui0) { NEW_shui--; } } smg_show(); //显示水位 if(temp) { if(NEW_shui30) { led_A=0; } else if(NEW_shui60) { led_B=0; } else if(NEW_shui90) { led_C=0; TR0 = 0;//启动定时器 1 开启 0 关闭 } else if(NEW_shui0; t--) { for(i=0; i=10) // { NEW_shui++; T0_time=0; if(NEW_shui99) // { NEW_shui=0; } } wei1=0; P0=smg_ying[NEW_shui/10]; delay_ms(10); wei1=1; P0=0 xff; wei2=0; P0=smg_ying[NEW_shui%10]; delay_ms(10); wei2=1; P0=0 xff; } 仿真图： 七 ：个人总结 基于单片机的水位自动控制系统由于价格低廉， 通用性、实用性 强， 能够在稍作改造后或直接用于诸如： 自来水厂的储水池、 爆气池， 污水处理厂、 化学工厂的各类液体池以及电厂的锅炉气泡