基于单片机的水位控制的文献综述
基于at89c51单片机的水温控制系统的设计文献综述
基于at89c51单片机的水温控制系统的设计文献综述基于AT89C51单片机的水温控制系统的设计文献综述一、引言水温控制系统在工业、家电、农业等领域有着广泛的应用。
随着科技的发展，单片机作为微控制器在控制系统中的应用越来越广泛。
AT89C51单片机作为一种常用的单片机，具有性能稳定、价格低廉等优点，被广泛应用于水温控制系统的设计中。
本文将对基于AT89C51单片机的水温控制系统的设计进行文献综述。
二、AT89C51单片机简介AT89C51是一种常用的8位单片机，由美国ATMEL公司生产。
它具有4K字节的Flash 存储器、128字节的RAM、32位I/O端口、两个16位定时器/计数器、一个5向量两级中断结构、一个全双工串行通信口等功能。
AT89C51单片机适用于各种控制领域，如温度、湿度、压力等。
三、水温控制系统设计水温控制系统主要由温度传感器、单片机控制器、执行器等组成。
传感器负责采集水温信息，并将信息传递给单片机控制器。
单片机控制器根据设定的温度值与实际水温的差值，通过执行器调节加热元件的工作状态，从而实现水温的自动控制。
在基于AT89C51单片机的水温控制系统中，常用的温度传感器有热敏电阻、热电偶等。
执行器则可以选择继电器、可控硅等设备，用于控制加热元件的工作状态。
为了实现精确的温度控制，可以采用模糊控制、PID控制等控制算法。
四、AT89C51单片机在水温控制系统中的应用AT89C51单片机在水温控制系统中主要负责温度信号的采集、处理和控制输出。
通过编程实现温度信号的采集和转换，并根据设定值与实际水温的差值，通过执行器调节加热元件的工作状态，从而实现水温的自动控制。
此外，AT89C51单片机还可以实现报警、显示等功能，提高系统的智能化程度。
五、总结与展望基于AT89C51单片机的水温控制系统具有结构简单、成本低廉、易于实现等优点，被广泛应用于各个领域的温度控制中。
随着科技的发展，人们对水温控制系统的精度和智能化程度的要求越来越高。
单片机的水位检测与控制系统论文
1引言随着社会的发展，科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便与生活的自动控制系统开始进入了我们的生活，单片机作为微型计算机发展的一个重要分支，具有高可靠性、高性能价格比、低电压、低功耗等优势，以其为核心的自动控制系统赢得了广泛的应用。
该课程设计的题目是基于单片机的水塔水位控制，在此水塔水位控制系统中，检测信号来自插入水中的4个金属棒，以感知水位变化情况。
工作正常情况下，应保持水位在某一范围内，当水位变化发生故障的时候，及时关断电机电源，发出声、光报警信号。
其目的在于对单片机技术的应用，由单片机实现自动运行，使水塔内水位始终保持在一定范围，以保证连续正常地供水。
该课程设计给出以AT89C51单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的检测控制、处理和报警等功能，并在Proteus软件环境下模拟仿真。
实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性好。
1 整体方案设计1.1整机工作原理通过水的导电性，在水位到与未到的差别形成鲜明的高低电平并利用单片机强大的数据处理能力对收到的数据进行解码、判断，做出相应的显示处理、驱动继电器打开或关闭相应的电子阀门。
1设计要求与任务设计要求：⑴利用单片机及扬声器、水位传感器等器件设计；⑵将探测到的水位变化信号转换为电压信号，经调理电路整形处理为TTL电平送入单片机；⑶单片机对送入的信号进行数据处理，在LED上进行水位显示，超出水位警戒线时发出报警提示。
原始数据：水位传感器；51单片机；蜂鸣器。
主要任务：⑴根据技术要求和现有开发环境，分析设计题目；⑵设计系统实现的方案；⑶设计并绘制电路原理图；⑷画出功能模块的程序流程图；⑸使用C语言编写实现程序；⑹结合硬件调试、修改并完善程序；⑺编写项目报告。
1.1 课题背景及研究意义分析：在工农业生产中，常常需要测量液体液位。
随着国家工业的迅速发展，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。
基于单片机节水灌溉系统的设计( 文献综述)
文献综述前言本人毕业设计的论题为《基于单片机节水灌溉系统的设计》，随着我国农业技术的高速发展，在进行农业生产的过程中需要大量的水资源，而我国却是一个水资源严重缺乏的国家，水资源的整体利用水平仍还很低,灌溉水的利用率只有30％～40％,水分生产效率不足1 ㎏∕m3,仅为发达国家的一半。
灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段,我国目前主要局限于节水灌溉工程措施的推广和应用,而高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用,将输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情、作物需水规律等方面统一考虑,做到降水、灌溉水、土壤水和地下水联合调用,实现按需、按时、按量自动供水。
因此,必须采用遥感、遥测等新技术监测土壤墒情和作物生长情况,对灌溉用水进行动态监测预报,实现灌溉用水管理的自动化、节约化、动态管理。
而本文就是对不同土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，所设计系统的核心是单片机和PC机构成的控制部分，主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分进行实现。
本文根据目前国内外学者对的基于单片机节水灌溉系统的设计的研究成果，借鉴他们的成功经验，大胆的将单片机和PC机整合在系统中。
这些文献给与本文很大的参考价值。
本文主要查阅进几年有关基于单片机节水灌溉系统的设计的文献期刊。
张金波、胡钢、张学武、李致金、柯小干（2003）在《自动化控制系统在节水灌溉中的应用》介绍了以组态软件为开发平台,利用继电器输出模块,数字量输入模块等设备开发了农田节水灌溉自动化控制系统,该系统已在农田节水灌溉实际中得到了成功应用.孙威、毛罕平、左志宇、伍德林（2007）在《基于单片机的节水灌溉自动控制器的设计》中以单片机为核心,研制了一种节水灌溉自动控制器;介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路、通信接口等以及软件的设计.王晓健（2010）在《单片机模糊控制节水灌溉系统设计》中介绍了灌溉控制系统的组成及工作原理,以单片机为核心控制芯片,设计了一套节水灌溉控制系统,并对其决策过程进行了具体分析.张兵、袁寿其、成立、杨春明（2004）在《节水灌溉自动控制器的设计与研究》中论述了一种自动化节水灌溉控制系统的硬件设计、外部连线及其使用功能.系统控制器以与8051完全兼容的GMS90L51单片机为核心,采用计算机分布式管理;系统有传感器自动闭环控制、手动/半手动控制、微机超控等多种工作方式;系统能够实现自动化灌溉,具有排水警示、实时时钟、历史数据查询、数据上传及双向通信等功能.张兵、袁寿其、成立（2003）在《节水灌溉自动化技术的发展及趋势》中论述了自动化技术在灌溉管理中的重要性,详细介绍了以色列、美国、澳大利亚及我国自动化技术在灌溉中的应用现状及存在的问题,讨论了一些新技术,如模糊控制、神经网络、专家系统等在节水灌溉控制中的应用,并对节水灌溉控制技术的发展趋势进行了探讨.朱张青、曹成茂（2001）在《多用途节水灌溉控制系统研制》中介绍了一种以单片机控制为核心,能适用于多种农作物的节水灌溉控制系统.苏崇峰、陈进昌、刘祥金、王永兰（2002）在《节水灌溉自动控制及管理系统研究》从节水灌溉控制与水费管理两个方面介绍了本系统在节水灌溉中的应用,着重介绍了控制过程;对节水灌溉的控制以及计算机、PLC、数字水表、数据采集都进行了详细地介绍;通过本系统的实施,可以从根本上解决节水灌溉重建轻管的弊端.吴维雄（2004）在《试论计算机在节水灌溉中的应用》中介绍了随着精确农业技术革命的发展,节水灌溉中增加了精确灌溉的内容.通过计算机控制实施相应作业,可最大限度地提高水资源的利用率.本文对计算机在该领域内的应用的软、硬件设施做了介绍.韩文霆、吴普特、冯浩、陈香维、杨青（2004）在《中外农田喷灌技术的发展对比》中对比分析了中外喷灌技术发展速度、主要形式以及包括精确灌溉在内的先进喷灌技术的研究和应用情况,分析了我国存在的主要差距,指出我国家庭联产承包责任制下的土地小块经营方式和与之相应的管理体制,是限制大中型喷灌机组与喷灌技术应用、精确灌溉技术实施和喷灌技术发展的主要因素之一,并探讨了我国喷灌机组的发展方向.吴玉芹、王晓玲（2002）在《发展节水灌溉应注意的几个问题》中提到："九五"期间,党中央、国务院对节水灌溉工作非常重视,把节水灌溉作为一项革命性措施来抓,取得了巨大的建设成就.据统计,截至2000年底,我国节水灌溉工程面积已达到0.187亿hm\+2.同时,每年还发展节水灌溉措施面积近0.133亿hm\+2.这些工程和措施面积为缓解我国水资源供需矛盾,为抗御农业自然灾害,增强农业生产能力,促进我国农业种植调整,增加农民收入做出了不可磨灭的贡献.也为下一步农业节水发展打下了很好的基础.展望21世纪,我国水资源短缺、供需矛盾突出的局面不会得到很大改变,农业灌溉用水量增加的可能性较小,推广普及节水灌溉在我国将是一项长期的任务.当前,随着"十五"节水灌溉规划的实施,节水灌溉正在全国掀起新一轮的高潮,为总结"九五"期间节水灌溉的成败得失,做好"十五"乃至21世纪初节水灌溉工作,提出了几条注意事项。
基于单片机的水位控制系统设计毕业论文
基于单片机的水位控制系统设计毕业论文目录河系学院本科生毕业论文（设计）诚信声明 ........................................................ 错误!未定义书签。
河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告 ........................................................ 错误!未定义书签。
摘要 ............................................................................................................................ 错误!未定义书签。
ABSTRACT ............................................................................................................... 错误!未定义书签。
1. 绪论 (2)1.1 研究背景 (2)1.2研究现状 (2)2.设计任务及要求分析 (3)2.1 设计任务及要求 (3)2.1.1 设计任务 (3)2.1.2 设计要求 (3)2.1.3 要求分析 (3)3. 系统方案论证与选择 (3)3.1方案设计 (3)3.2 系统整体方案 (5)3.2 各单元电路方案论证 (5)3.3 主要模块简介 (7)3.3.1 核心芯片STC89C51单片机 (7)3.3.2 1602液晶显示器 (9)4. 硬件电路设计 (13)4.1 单片机最小硬件系统电路 (13)4.2水位显示电路 (13)4.3 水位调整及其报警电路 (15)4.4初值设置按键电路 (15)5. 程序设计 (16)5.1水位控制系统主程序设计流程图 (16)5.2 水位控制系统主程序 (16)6. 实物调试与测试 (16)6.1实物图 (17)6.2 测试结果分析 (17)7. 结束语 (17)参考文献 (18)致谢 (20)附录 (21)河西学院本科生毕业论文（设计）题目审批表 (29)河西学院物理与机电工程学院指导教师指导毕业论文情况登记表 (30)河西学院毕业论文（设计）指导教师评审表 (31)河西学院本科生毕业论文（设计）答辩记录表 (36)1. 绪论1.1 研究背景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。
基于单片机的水塔水位控制设计
单片机课程设计题目：水塔水位的控制班级：电气073班姓名：徐慧学号：200708936指导教师：苟军年设计时间：2009.12.31一，中文摘要设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。
该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。
介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和汇编程序，并用Proteus软件仿真。
实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。
关键词：单片机；水位检测；控制系统；二，引言水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。
目前，控制水塔水位方法较多，其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行，使水塔内水位保持恒定，以保证连续正常地供水。
实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动，应采用电压控制水位。
首先通过实时检测电压，测量水位变化，从而控制电动机，保证水位正常。
因此，以80C5l单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统，实现水位的检测控制、电机故障检测、处理和报警等功能。
该系统具有全自动水位监测与控制功能。
三，水塔水位控制原理单片机水塔水位控制原理如图1所示，图中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。
在正常情况下，水位应控制在虚线范围之内。
为此，在水塔内的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C，用以反映水位变化的情况。
其中，A棒在下限水位，B棒在上、下限水位之间，C棒在上限水位(底端靠近水池底部，不能过低，要保证有足够大的流水量)。
水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动，随着供水，水位不断上升，当水位上升到上限水位时，由于水的导电作用，使B、C棒均与+5 V连通。
因此b、c两端的电压都为+5 V即为“1”状态．此时应停止电机和水泵工作，不再向水塔注水；当水位处于上、下限之间时，B棒和A棒导通，而C棒不能与A棒导通，b端为“1”状态，c端为“0”状态。
此时电机带动水泵给水塔注水，使水位上升，还是电机不工作，水位不断下降，都应继续维持原有工作状态；当水位处于下限位置以下时，B、C棒均不能与A棒导通，b、c均为“0”状态，此时应启动电机转动，带动水泵给水塔注水。
基于单片机的液位控制系统设计毕业设计论文
摘要
液位测量广泛应用于工业、经济、生活等领域。本设计以水箱供水为模型，用于对水箱液位信号进行测量监控记录。
基于单片机的液位测量装置具有测量准确、重复性好、功耗低、使用寿命长的特点，是广泛采用的技术。在深入学习科学发展观的同时，电子设备的设计也需融入可持续发展的设计理念。故此，在基于单片机的液位测量装置基础上，扩展实时监控、数据采集、计算机串行通信等功能，从而能够通过科学的方法将液位测量与统计科学结合，合理调度水资源，降低能源消耗。
作者签名：日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期： 年 月 日
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Keywords：MCU；LiquidLevelMeasurement；Real-time monitoring；Serial C明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
基于单片机的水位自动监测与控制
②高转换精度。
③高控制精确。
2.1.3
RST/VPD:复位/备用电源线，可以使单片机处于复位（即初始化）工作状态。通常，单片机的复位有自动上电复位和人工按钮复位两种，图2.2.3给出了它们的电路。考虑到，水塔与居民生活密切相关，当因特殊原因导致单片机掉电，需单片机立即自动复位（如：夜间短时间停电，导致本系统停止工作），故本设计采用上电复位方式。
2.
通过对传感器的选择，可知由传感器输出的水位高度信号是0～10V的直流电压。在设计中，可以通过采样、保持电路对这一信号进行处理，将模拟信号转换为多个采样点信号。但这种处理方法由于受电路规模和采样精度的影响，不可能对水位信号作出精确的处理，近而也无法对电机、水位高度显示和报警作出精确的控制。因此，本设计中采用集成芯片ADC0809对0～10V的直流电压进行处理。可以达到：
建筑设备自动化系统BAS（building automation system）是一个对建筑物或建筑群内电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统的工作状态进行监视、控制和统一管理的自动化系统，是智能建筑的重要组成部分。它的主要任务是为用户提供安全、高效、经济和舒适的工作和生活环境，保证整个系统经济运行，并提供智能化管理。它的内容包括空调系统、冷水机组、供水系统、给排水系统、自发电机组、电梯、照明等设备的控制和管理。
BAS的系统结构有集散式控制系统和分布式控制系统两种。集散式系统以分布在现场被监控设备附近的多台控制器，完成设备的实时监控任务，在中央控制室设置具有很强控制功能的管理计算机，用它来完成集中操作、显示报警、打印输出与优化控制等任务。典型的集散式BAS系统包括给排水系统。其中，给排水控制子系统的作用是为了保证供水/排水系统的正常运行，其基本控制内容是对各给水泵、排水泵、污水泵及饮用水泵的运行状态进行监控，对各水箱及污水的水位、给水系统压力进行监测，并根据这些监测信息，控制相应的水泵启/停或按某种节能方式运行。本设计针对水塔水位高度的显示、报警、电机控制系统正是给排水监控子系统的功能之一。
基于MCS-51单片机的水塔水位控制器的设计 正文+开题报告+任务书+文献综述
1绪论1.1课题背景水塔是用于储水和配水的高耸结构，用来保持和调节给水管网中的水量和水压。
水塔也是自来水设备中用来增高水的压力的装置，它是一种高耸的塔状建筑物，主要由水柜、基础和连接两者的支筒或支架组成，顶端有一个大水箱，箱内储水，塔越高，水的压力越大，也就能把水送到更高的建筑物上。
水塔的作用有两个，一是蓄水，在供水量不足之时，起着调节补充的作用。
二是利用水塔的高势，自动送水，使自来水有一定的水压扬程。
水塔按建筑材料分为钢筋混凝土水塔、钢水塔、砖石支筒与钢筋混凝土水柜组合的水塔。
水柜也可用钢丝网水泥、玻璃钢和木材建造。
过去欧洲曾建造过一些具有城堡式外形的水塔。
法国有一座多功能的水塔，在最高处设置水柜，中部为办公用房，底层是商场。
中国也有烟囱和水塔合建在一起的双功能构筑物。
按水柜形式分为圆柱壳式和倒锥壳式。
在中国这两种形式应用最多，此外还有球形、箱形、碗形和水珠形等多种。
支筒一般用钢筋混凝土或砖石做成圆筒形。
支架多数用钢筋混凝土刚架或钢构架。
水塔基础有钢筋混凝土圆板基础、环板基础、单个锥壳与组合锥壳基础和桩基础。
当水塔容量较小、高度不大时，也可用砖石材料砌筑的刚性基础[1]。
1.2 研究本课题的现实意义水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。
而以往水位的检测是由人工完成的，值班人员全天候地对水位的变化进行监测，用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。
然后主控室再开动电机进行给排水。
很显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。
同时也容易出差错。
因此急需一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统。
水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。
本论文采用单片机进行主控制器，在水池上安装一个自动测水位装置。
利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用单片微机接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、控制及故障报警等功能。
基于单片机的水位控制
摘要水资源紧缺已经引起全社会的关注。
如何节约用水、有计划地用水已成为电子工作者设计供水系统时必须考虑的问题。
自动化控制供水不失为一种行之有效的方法。
以往的水位控制多采用老式的浮球装置，会有很大的误差和弊端。
而智能水位控制器是近年来开发的一项新技术，它是传感器、硬件、软件等几项技术紧密结合的产物，它的作用是观测和控制容器内的介质多少量，通过液面的高度来掌握体积的多少，从而达到防止超量或空装一级可以掌握存液数量的目的，可用于很多地方进行工业及民用生活控制。
该方法采用单片机来对传感器的信号进行处理，输出控制信号，配合外部硬件电路，用晶体管驱动直流继电器，再控制交流接触器来完成对水泵开启、关闭，设计可以根据缺水多少的不同情况智能化地启动不同数量的水泵，即缺水少时少量水泵工作，缺水多时多台水泵同时工作，及时补充水量。
这样就可以智能化的自动控制水位的高低，这在生活中将大大节省了人力、物力，是有其开发价值的。
关键词：单片机，传感器，晶体管，直流继电器AbstractThe shortage of water resources has caused the concern of the whole society. How to save water, there are plans to water has become a must be considered in design of water supply system of electronic workers problems. Automatic control of water supply is a kind of effective method. Water level control usually adopts a floating ball device old-fashioned, there will be errors and defects of great. Intelligent water level controller is a new technology developed in recent years, it is the combination of sensor, hardware, software and other technology closely, it is the role of observation and control of the medium in the vessel volume, grasps the volume through the height of the liquid level, so as to prevent excessive or empty loading level can master the liquid storage quantity, can be used for many places for industrial and civil life control.The method adopts the singlechip to signal of the sensor for processing, output control signal, with the external hardware circuit, DC relay drive transistor, to control AC contactor to the completion of the pump opening and closing, design can according to the different situation of the intelligent water how to start a different number of water pump, the less water when a small amount of water pump for a long time, water pumps to work at the same time, timely replenishment of water. It can automatically control the water level intelligent level, in this life will greatly save manpower, material resources, is the development value.Keywords: single chip microcomputer, sensor, transistor, DC relay目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................. I I 第1章绪论 (1)1.1选题的目的及意义 (1)1.2国内外智能水位控制器的现状和发展趋势 (1)1.3 本课题所完成的任务 (2)第2章系统概述 (4)2.1 系统总体方案 (4)2.2 系统的工作原理 (6)第3章系统硬件设计 (8)3.1水位信号检测电路的设计 (8)3.2 控制信号输出电路的设计 (10)3.3 水泵启停控制电路的设计 (11)3.4 故障报警电路的设计 (12)3.5 数码管显示电路的设计 (13)第4章系统软件设计 (14)4.1 主程序流程图设计 (14)4.2 子程序设计 (15)4.3 源程序清单 (17)第5章系统的仿真及结果 (20)5.1 程序编译 (20)5.1.1 工程的建立 (20)5.1.2 工程的详细设置 (22)5.1.3 程序编译 (24)5.2 硬件仿真 (25)5.3 仿真结果 (27)5.3.1 水位高于电极C时的仿真 (27)5.3.2 水位位于电极C和B之间时的仿真结果 (28)5.3.3 水位位于电极A和B之间时的仿真结果 (29)5.3.4 故障报警时的仿真结果 (30)第6章结论与展望 (32)6.1 结论 (32)6.2 展望 (34)致谢 (36)参考文献 (37)附录A：电气原理图 (38)附录B：仿真原理图 (39)第1章绪论1.1选题的目的及意义随着社会的发展，我国的人群密度越来越大，如何向一个密集人群供水已成为众多电子工作者设计考虑的目的。
基于单片机的液位控制系统设计的-毕业设计论文
摘要本课题是基于单片机的液位控制系统的设计，使用在日常生活和工业应用中广泛应用的水塔作为被控装置，水塔液位和水压作为被控对象；本设计采用液位检测装置和电容式差压变送器对液位高度和压力进行实时检测并传送到单片机进行实时处理，从而使水塔水位自动保持在指定的范围。
其中，液位控制系统的硬件电路主要包括水位和水压检测电路、A/D转换电路、键盘显示电路、报警电路、电机控制电路等五大部分；该系统使用电容式差压变送器对水塔水压进行检测并将检测到的信号送给A/D转换器，A/D 转换器将对应的模拟电压信号转换成数字量传给单片机AT89C51进行处理，单片机将处理的结果通过数码管显示出来，并完成对排水、抽水电动机的控制；在单片机进行实时处理的同时，可以通过按键对控制系统进行相应的功能切换。
该系统各个部分的硬件电路采用C51语言编写控制程序，从而实现使用键盘调整被控参数水压的上、下限以及软件复位功能；利用四位一体共阴极数码管显示水压；通过逻辑代码达到对电机控制电路的控制，使电机在一定的条件下进行抽水或者排水操作；最终使被控对象被控制在指定的水位和水压范围内。
在将系统的硬件电路设计和软件程序设计完成后，需要将硬件电路部分和软件程序部分结合起来进行液位控制系统的调试，如果发现问题，就需要找到合适的解决方案，修改错误的部分；并且将这两者结合进行液位控制系统仿真结果的测试，观察实验的结果是否符合课题的设计要求，不然修改不符合课题要求的部分，最终达到液位控制系统的课题目标。
关键词：AT89C51单片机；A/D转换；液位控制AbstractThis topic is the design of control system based on single-chip liquid level control, using the tower as a controlled device which is often seen in daily life and industrial application, the liquid level of the water tower and water pressure as the object; this design uses the liquid level detection device and capacitive differential pressure transmitter to monitor the liquid level and pressure and real-time processing, so that the water level automatically keeps in the specified range. The hardware circuit of control system mainly has five parts, which includes water pressure and liquid level detection, A/D converter, keyboard display circuit, alarm circuit, motor control and so on; the system uses capacitive differential pressure transmitter to detect the tower pressure and the detected signal is sended to the A/D converter; A/D converter will convert this analog voltage signals into digital signals which send to the AT89C51 single-chip, and the micro-controller processes the results, which can use the nixie tubes to display, and accomplish the control of drainage and pumping motor; At the same time of real-time processing in the SCM, the corresponding button can switch to different functions of the control system.Each part of the hardware circuit of the system uses C51 language to program, so as to realize the use of the keyboard to adjust the controlled parameters of upper and lower limit pressure; using one of LED to display the pressure, through the logic code to control the control circuit of the motor, the motor will pump or drain under a certain condition; ultimately the water pressure and water pressure will be controlled in a specified range.After the design of hardware circuit and software program, debugging liquid level control system combining hardware with software part is needed; if errors are found, find the right solution, modify the wrong part; also this combination of liquid level control system simulation results need test, and observe the experimental results whether or not these results are in conformity with the requirements of the project design; Otherwise, modifying the part that does not meet the requirements of the project, and ultimately the aim of liquid level control system will be achieved.Keywords: AT89C51 single chip micro-controller; A/D conversion;liquid level control目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题的意义 (1)1.2 国内外的研究动态 (2)1.3 课题的目的和预期目标 (3)第2章系统整体方案设计 (4)第3章硬件电路设计 (6)3.1 AT89C51单片机 (6)3.1.1 单片机的功能和特点 (6)3.1.2 时钟和复位电路 (8)4.8 驱动电路的软件设计 (28)第5章系统调试与仿真结果 (29)5.1 系统调试 (29)5.2 仿真结果 (30)5.2.1 水压仿真测试 (30)5.2.2 水位仿真测试 (31)第6章结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录 (35)第1章绪论1.1 课题的意义随着很多行业对液位控制的需求日益增加，液位和液压控制技术正在不断发展。
基于单片机的浴缸水位水温控制系统开题报告、综述、外文翻译
本科毕业设计（论文）选题审批表湖州师范学院毕业设计（论文）任务书指导教师（签名）**学生（签名）**开始执行任务日期2012年6月30毕业设计（论文）——外文翻译（原文）AN EMBEDDED SINGLE CHIPTEMPERATURECONTROLLER DESIGNJ. Jayapandian and Usha Rani RaviDesign Development & Services Section, Materials Science DivisionIndira Gandhi Centre for Atomic Research, Kalpa Kama – 603 102. Tamil Nadu. IndiaABSTRACTThis paper describes a single chip embedded temperature controller design programmed in a single Programmable System on Chip (PSoC);a mixed array logic consists of analog,digital and digital communication blocks within in it.The virtual instrument control program written in Labview ver.7.1,a graphical language,provides user friendly menu driven window based control panel,interacts with the single PSoC chip design for sensing and controlling the temperature.This simple cost effective embedded design finds potential application in laboratory as well as in industries.This deign can also be made as a standalone system without PC by programming LED/ LCD display and key pad attachment modules in same PSoC chip.1. INTRODUCTIONThe advent of intelligent programmable embedded silicon designs provides the ability to implement any required hardware programmatically for the design automation in industries and laboratories.Recent trend in laboratory as well as in industrial automation designs uses minimal hardware and maximum support of software.The programmable embedded components and application software available in the market enables the designer for user friendly cost effective design solution for any system automation.Temperature controllers are playing vital role in industries and laboratories.To accurately control process temperature without extensive operator involvement,a temperature control system relies upon a controller,which accepts a temperature sensor such as a thermocouple or RTD as input.It compares the actual temperature to the desired control temperature,or set point,and provides an output to a control element.The controller is one of the major parts of the entire control system,and the whole system should be analyzed in selecting the proper controller.This paper describes a novel single chip temperature controller design with Cypress Micro systems Programmable System on Chip (PSoC).Virtual instrument control program written in Lab VIEW ver.7.1 interacts with the embedded PSoC design and senses and controls the temperature of furnace / load.2. PROGRAMMABLE SYSTEM ON CHIP (P Soc)While Sand inexpensive interface to sensors,andmore.Cypress‟S ystem-Chip(PSoC)architecture offers a flexible,economical solution for a wide variety of applications.This paper describes the design of a temperature controller on a single CY8C27143,8 pin PSoC chip.Ass how n in fig.1,it features four main areas:PSoC core,digital system,analog system,and resources including in/out ports. This architecture allows the user to create customize Alpheratz configurations that match the requirements of each individual application.The UAR Tinter face, coupled with configurable analog and digital peripherals makes the CY8C27143 truly universal in its connections to the external world.The PSoC core includes:an M8C micro controller;32K Bytes of program flash memory;2Kbyte of data RAM;internal 24 oscillator;sleep and watchdog timer;general-purpose input/output pins (GPIO) allowing any pin to be used as digital input or output,and most pins to be used as analog inputs or outputs.Every pin can be used as a digital or analog interrupt.The digital system is made up of 8digital PSoC blocks.Each block is an 8-bit resource that can be used alone or combined with other blocks to form peripherals.Possible peripherals include:PWMs (8- to 32-bit);PWMs with dead band (8- to 24-bit);counters (8- to 32-bit);UART 8-bit with selectable parity;SPImaster and slave;cyclical redundancy checker/generator (8- to 32-bit);pseudo random sequence generators (8- to 32-bit).These digital blocks can be connected to any of the GPIO through a series of global buses.These buses also allow for signal multiplexing and performing logic operations.The analog system is made up of12configurable blocks,each comp rising an op amp circuit allowing the creation of complex analog signal flows.Analog peripheral sar every flexible and can be customized to support specific application requirements.Some of the more common PS0C analog functions are:filters (2 and 4 pole band-pass,low-pass,andnotch); amplifiers (up to 2,with selectable gain to 48x);instrumentation amplifiers (1with selectable gain to 93x); comparators (up to 2, with 16 selectable thresholds);DAC (up to 2, with 6 to 10-bit resolution); and SAR ADC (up to two,with 6-bit resolution).In combination with the digital blocks,additional functions can be created, including: incremental ADCs (up to 2, with 6- to 14-bit resolution); delta sigma ADC (1,with 8-bit resolution at62.5ksps).The additional system resources provide additional capability useful for the complete system design..Fig. 1 : Block diagram of Programmable System on Chip (PSoC) internal blocks3. VIRTUAL INSTRUMENT PROGRAMVirtual instrument (VI) is an application of general purpose digital PCs for the measurement and control of various physical variables.The VI program mimics the control processes,which are in a remote area,on the PC screen.On-going process control automation can be visualized by the experimentalist through PC screen.VI program provides inexpensive and yet a powerful platform for the control and data acquisition of process variables.These programs are easy to implement with graphic languages (G-l anguage).The “G” language implements the data flow technique.The usage of “G” language provides easy interfacing with PCs under the Windows environment [2]. The “G” language provides built-in function libraries for a variety of application requirements as graphic palettes, which in turn supports the required DLL s for the functions to run under windows ually the “G” language VI programs consist of two frames viz.,panel diagram and functional diagram.In the panel diagram,programmers can assign various controls and indicators (i.e., input and output variables).their requirements and in the functional diagram, the designers can implement the required.Fig. 2 : PSoC designer screen for single chip temperature controller Functions available as a function library in Lab.National Instruments version7.1 incorporates all the necessary functions as …icons‟ in its package.4. PSoC SINGLE CHIP TEMPERATURE CONTROLLER DESIGNFig.2 shows the PSoC designer screen for the embedded single chip temperature controller design project [1].Left side of the screen shows the settings of global resource and user module parameters along with pin connectivity.Middle portion of the screen shows the analog and digital blocks user module placement.Top portion of the screen shows the selected user modules for this project.Right side of the screen describes the pin connectivity configured in the design.In this novel single chip design,thermocouple (TC) signal has been amplified by a programmable gain amplifier (PGA) placed in the PSoC‟s analog block.The amplified TC signal has been fed in to a 12 bit Analog-to digital(ADC) user module programmed in the PSoC chip, which includes both analog and digital blocks for its functionality by PSoC designer programming.The converted digital data of the TC signal has been fed to the UART user module for serial communication with Personal Computer.The UART user module placed in the chip,automatically gets placed in two digital blocks of PSoC chip,transmitter (TxD) and receiver (RxD) for PCs serial communication.A pulse width modulator (PWM),placed in the PSoC digital block,sets a serial pulse width modulated TTL pulses in response to the PID control function for the deviation in set and measured temperature.This will in turn controls the optically coupled solid state relay (SSR) driving the AC line power connected to the load/furnace[3,4].The menu driven window based virtual instrument control program senses the temperature,via,thermocouple,TC amplifier,12-bit ADC and UART communication block of PSoC chip and evaluate the control functions like PID, linear heating, on-sweep and sets the pulse width of PWM in a PSoC chip via UART block in a serial communication.Fig. 3 : Single PSoC chip Temperature controller designFig.3.shows the connectivity of a single PSoC chip design with solid state relay (SSR)and USB port via,serial-to-USB converter cable for communication with PC.The SSR,acts as AC power controller for controlling the furnace power,has been activated by the PWM pulses from PSoC chip.The menu driven virtual instrument control program works in window environment interacts with the embedded design for sensing,controlling and acquiring the temperature data. On-line plotting of acquired temperature data also carried out by the VI program.5. CONCLUSIONA simple and cost effective embedded temperature controller has been designed,fabricated and tested successfully for its functionality.This compact designs permits the user to select any type of control function through its virtual instrument program,written in LabVIEW 7.1,and works under window environment.This design can be directly connected to PCs…com‟ port or USB port via USB-to-serial converter cable,the SSR power controller module can be connected on the furnace stand.The optically isolated power controller provides safe operation without damaging the interfacing intelligent controller. 6. REFERENCES1 J. Jayapandian.Current Science, Vol 90. No.6. 25th March 2006. p.765-770.2.National Instrument‟s LabVIEW user manual.3.J.Jayapandian.Design Briefs. Electronic Design Magazine. A Penton Publication.New Jersey,USA. ED Online ID #5687.September 15,2003.4.J. Jayapandian et.al.J. Instrum.Soc.India.33 (2) 75 – 80 (2003).出处：J.instrum.soc.india 38(1) 50-54.毕业设计（论文）——外文翻译（译文）嵌入式单片机温度控制器设计J. Jayapandian 和Usha Rani Ravi设计开发服务部材料科学部门英迪拉.甘地原子能研究中心卡尔帕卡姆-603102泰米尔纳德邦（印度）摘要本文介绍了一种在可编程系统芯片（PSOC）上的嵌入式单片机温度控制器，它由数字，模拟和通信功能模块组成，是一个混合的逻辑阵列。
基于单片机的液位控制系统
摘要二十一世纪是高科技时代，科技正在发展，一些传统的测控方式也会随着科技的发展而改革更新。
现代的工业、农业的生产中不仅要求液位控制系统更精准，更稳定，还要求其更新自动化程度快和性价比高。
基于单片机的液位控制系统具有测量精准度高、性能稳定可靠、能量消耗低而使用寿命较长的特点，将科学与液位测量相结合，而达到合理调配资源，降低能源消耗的目的。
超声波能在不同媒质中传播，且方向性强，传播距离远，消耗能量缓慢，碰到障碍物会产生反射，形成反射回波。
所以超声波常常被用于测量距离。
本设计采用超声波模块测量液面的高度，并把数据传送给AT89C51单片机。
单片机处理数据信息后判断是否开启水泵抽水来实现水位的基本控制功能。
本系统由LCD1602显示器、键盘、传感器、电源和水泵组成。
关键词：单片机；超声波；LCD1602；传感器Abstract21st century is the era of high technology, technology is being developed, some of the traditional measures will be updated with the development and reform of science and technology. Modern industry and agriculture requires not only a more intuition and stable performance, but also fast update automation and high cost-effective with the cost in reducing production equipment requirements. Liquid level control system based on microcontroller with its high control accuracy, reliable performance, low energy consumption and long working life set to be applied to the liquid level system characteristics of the control. Combine science with liquid level measurement to achieve a reasonable allocation of resources and reduce the purpose of energy consumption.Ultrasonic propagation in different media, and strong direction, transmission distance, slow energy, obstacles will produce reflection to form echo. Ultrasound is often used to measure distance. This design uses ultrasonic to measure the height of liquid level, then sent the data to AT89C51 microcontroller. Microcontroller determines whether to open the pump after processing the data from ultrasonic wave distance measurement module to achieve the basic level control.The system consists of LCD1602 monitor, keyboard, sensors, power supply and water pump.Keywords: AT89C51 Ultrasonic wave LCD1602 sensor目录1 绪论 (1)1.1选题的背景和意义 (1)1.2国内外发展形势 (1)1.3本系统主要完成的任务 (2)2 系统硬件设计 (3)2.1 系统硬件结构 (3)2.2 AT89C51单片机模块 (3)2.3 超声波测距模块 (5)2.3.1超声波简介 (5)2.3.2 HC-SR04超声波传感器 (6)2.3.3 HC-SR04超声波传感器测距原理 (7)2.3.4 HC-SRO4超声波模块电路图 (8)2.4 LCD1602显示模块 (8)2.4.1 LCD1602显示器介绍 (8)2.4.2 1602LCD指令说明及其时序 (10)2.5 电源模块 (11)2.6 按键模块 (11)2.7 报警模块 (12)2.8 抽水系统模块 (13)2.9 整体电路图 (13)3 系统软件设计 (17)3.1 系统工作原理 (17)3.2 主程序流程图 (17)3.3 超声波测距模块设计 (18)3.3 按键模块设计 (20)3.4报警模块设计 (20)4 软件制作与调试 (22)4.1 软件制作 (22)4.2 软件调试 (22)5 硬件制作与调试 (24)5.1 硬件制作 (24)5.2 硬件调试 (24)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1选题的背景和意义二十一世纪是高科技时代，科技正在发展，一些传统的测控方式也会随着科技的发展而改革更新。
基于单片机的水位水温控制系统
详细方案选择
控制中心系统：采用传统的数字模似电路，功能可以实现，但电路复杂, 控制中心系统：采用传统的数字模似电路，功能可以实现，但电路复杂,温度 误差大,成本高，可靠性也比较差；于是我选择采用单片机AT89C51控制，它 误差大,成本高，可靠性也比较差；于是我选择采用单片机AT89C51控制，它 结构简单，可以减少外围电路的搭接，并且AT89C51使用方便，成本比较低， 结构简单，可以减少外围电路的搭接，并且AT89C51使用方便，成本比较低， 性能稳定，还可以控制各模块输入输出。 温度控制系统:如果采用热电阻，电路需接A/D转换电路，由单片机换算出实 温度控制系统:如果采用热电阻，电路需接A/D转换电路，由单片机换算出实 际温度，电路结构复杂，而且也精度不高，DS18B20可直接与单片机的1 际温度，电路结构复杂，而且也精度不高，DS18B20可直接与单片机的1位 I/O相接，电路结构简单，占用单片机的口线资源少，精度高，而且成本低， I/O相接，电路结构简单，占用单片机的口线资源少，精度高，而且成本低， 因此对温度控制系统我选用DS18B20去采集温度。 因此对温度控制系统我选用DS18B20去采集温度。 水位控制系统: 水位控制系统:对于水位的控制我想到的是运用水位传感器，但是搜集资料后 发现水位的传感器是通过压力传感器变换过来的，看到最多的是浮球式液位 传感器，而且此传感器的适用温度范围和测试精度也适合该设计系统，可是 价格很昂贵；因此我想利用几根线将容器中的液位分成了几个水位挡，通过 和电源正极的结合，利用水导电的特性，通过芯片324和9013三极管等元件 和电源正极的结合，利用水导电的特性，通过芯片324和9013三极管等元件 构成的驱动电路的电平转换，将液位数据输入到单片机口，通过单片机换算 转换成液位数据显示在LCD12864上。 转换成液位数据显示在LCD12864上。 显示界面：TC1602的液晶字符性显示器也适合运用于此控制系统当中的，并 显示界面：TC1602的液晶字符性显示器也适合运用于此控制系统当中的，并 且功能特性也适用于此设计系统的功能要求。但我还希望此显示系统中能同 时显示时间（年月日），所以1602可能就显得力不从心了，于是我选择了液 时显示时间（年月日），所以1602可能就显得力不从心了，于是我选择了液 晶LED 12864，它的显示特性很适用此设计系统的功能要求，也不会造成资 12864，它的显示特性很适用此设计系统的功能要求，也不会造成资 源浪费。 过温和水位过高情况：我还希望能设置一个报警装置，希望采用蜂鸣器和二 过温和水位过高情况：我还希望能设置一个报警装置，希望采用蜂鸣器和二 极管的结合，因为伴随着系统故障的产生，此系统可以给予人以视觉和听觉 的提示，使人能通过多种方式掌握系统的状态，而且此报警装置也比较经济 实惠。
基于单片机的水位控制系统文献综述
1 论文题目论文题目基于单片机的水位控制系统基于单片机的水位控制系统文献综述：1、国内外现状： 大型水箱是很多公司生产过程中必不可少的部件，它的性能和工作质量的优良不仅仅对生产有着巨大的影响，而且也关系着生产的安全。
在过去，大量的对水箱操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控水箱的环境，夜间的监控等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监则器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。
所以，对水箱控制，如果能够使用精密的而且完全会严格按照生产规定运行的自动化系统，可以最大限度的避免事故的几率，同时也能节省资源并能有效提高生产的效率。
率。
从水资源节约方面考虑，以往的人工控制在很多情况下，造成资源不必要的浪费，大部分原因是水箱内部水位没有及时的反馈信息到操作员，从而使控制上有一定的延迟，造成了水量过多或者没能及时补水而导致资源的浪费或生产出现异常。
而对水箱水位的监控以及自动化的引入可以很好的改善补水过多和及时补水的情况，可以很好的节约资源有效的降低成本。
况，可以很好的节约资源有效的降低成本。
单片机，一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分，它的诞生使众多自动化控制系统得以实现。
多自动化控制系统得以实现。
80S5280S52以它功能强大，设计简单，制造廉价，支持指令集较多。
所以应用到众多嵌入式系统开发中。
令集较多。
所以应用到众多嵌入式系统开发中。
因此，基于89S52单片机的水箱基于单片机的水位控制系统单片机的水箱基于单片机的水位控制系统研究有着重要的意义。
水位控制一般指对某一水位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。
液体的水位自动控制，是近年来新开发的一项新技术，工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制，危机控制有以下明显优势：原有的仪表控制，危机控制有以下明显优势：1）直观而集中的显示运行参数，能显示水位状态。
）直观而集中的显示运行参数，能显示水位状态。
基于单片机的水位控制的文献综述
基于单片机的水位控制1606年，意大利人波尔塔（公元1538—1615年）在他撰写的《灵学三问》中，论述了如何利用蒸汽产生压力，使水槽中的液位升高。
还阐述了如何利用水蒸汽的凝结产生吸力，使液位下降。
在此之后，1615年，法国斯科，1629年，意大利布兰卡，1654年，德国发明家盖里克，1680年，荷兰物理学家惠更斯，法国物理学家帕潘，随后的英国军事工程师托玛斯·沙弗瑞都先后进行了研究。
这些研究仅仅是初步探索阶段，还用不到自动调节。
此次我选择的设计题目是《基于单片机的水位控制》。
研究对象是生产的全自动水箱液位控制过程，其主要控制芯片C51单片机的控制原理，以及内部控制算法——PID算法的C语言程序。
1. 生产用全自动水箱液位控制过程生产用全自动水箱液位控制的主要过程是液位传感器对液位的测量、测量信号的A/D转换、转换信号的PID运算、输出信号的放大与D/A转换、控制信号的传输与控制。
1.1 液位的测量液位的测量一般采用压差式液位传感器，其工作原理是：在一般的圆形水箱的中其截面圆的面积S是不变的，那么，重量G=△P*S，又有△P=ρg△h，所以G=ρg△h*S ，S 不变，G与△P成正比关系。
即，只要准确地检测出△P值，就能算出高度△h。
在温度变化时，虽然液体的体积膨胀或缩小，实际液位升高或降低，所检测的压力是不变的。
所以还需引入介质温度补偿。
1.2 测量信号的A/D转换将测量所得模拟信号转换成数字信号的过程，称为A/D转换。
因为单片机所能处理的信号都是数字量信号，而通过液位传感器所检测的信号为模拟量信号。
所以，我们必须先将检测的这些模拟信号经A/D转换电路转换为数字量信号，才能进行PID运算。
1.3 转换信号的PID运算检测信号经A/D转换后成为数字量信号后，便输入主控制芯片C51单片机中。
以内部设定的PID算法为基准，对其进行运算处理。
1.4 输出信号的放大与D/A转换经由单片机运算后得数字信号即为输出信号。
基于单片机液位控制器设计的外文文献
Structure and function of the MCS-51 series one-chip computerMCS-51 is a name of a piece of one-chip computer series which Intel Company produces. This company introduced 8 top-grade one-chip computers of MCS-51 series in 1980 after introducing 8 one-chip computers of MCS-48 series in 1976. It belong to a lot of kinds this line of one-chip computer the chips have,such as 8051, 8031, 8751, 80C51BH, 80C31BH,etc., their basic composition, basic performance and instruction system are all the same. 8051 daily representatives- 51 serial one-chip computersAn one-chip computer system is made up of several following parts: (1) One microprocessor of 8 (CPU). (2) At slice data memory RAM (128B/256B),it use not depositting not can reading /data that write,such as result not middle of operation, final result and data wanted to show,etc.. (3) Procedure memory ROM/EPROM (4KB/8KB ), is used to preserve the procedure , some initial data and form in slice. But does not take ROM/EPROM within some one-chip computers, such as 8031 , 8032, 80C ,etc..（4）Four 8 run side by side I/O interface P0 four P3, each mouth can use as introduction , may use as exporting too. (5) Two timer / counter, each timer / counter may set up and count in the way, used to count to the external incident, can set up into a timing way too, and can according to count or result of timing realize the control of the computer. (6) Five cut off cutting off the control system of the source . (7) One all duplexing serial I/O mouth of UART (universal asynchronous receiver/transmitter (UART) ), is it realize one-chip computer or one-chip computer and serial communication of computer to use for. (8) Stretch oscillator and clock produce circuit, quartz crystal finely tune electric capacity need outer. Allow oscillation frequency as 12 megahertzs now at most. Every the above-mentioned part was joined through the inside data bus .Among them, CPU is a core of the one-chip computer, it is the control of the computer and command centre, made up of such parts as arithmetic unit and controller ,etc.. The arithmetic unit can carry on 8 persons of arithmetic operation and unit ALU of logic operation while including one, the 1 storing device temporarilies of 8, storing device 2 temporarily, 8's accumulation device ACC, register B and procedure state register PSW,etc.. Person who accumulate ACC count by 2 input ends entered of checking etc. temporarily as one operation often, come from person who store 1 operation is it is it make operation to go on to counttemporarily , operation result and loopback ACC with another one. In addition, ACC is often regarded as the transfer station of data transmission on 8051 inside . The same as general microprocessor, it is the busiest register. Help remembering that agreeing with A expresses in the order. The controller includes the procedure counter , the order is deposited, the order decipher, the oscillator and timing circuit,etc.. The procedure counter is made up of counter of 8 for two, amounts to 16. It is a byte address counter of the procedure in fact, the content is the next IA that will carried out in PC. The content which changes it can change the direction that the procedure carries out . Shake the circuit in 8051 one-chip computers, only need outer quartz crystal and frequency to finely tune the electric capacity , its frequency range is its 12MHZ of 1.2MHZ. This pulse signal, as 8051 basic beats of working, namely the minimum unit of time. 8051 is the same as other computers, the work in harmony under the control of the basic beat , just like an orchestra according to the beat play that is commanded.There are ROM (procedure memory , can only read ) and RAM in 8051 slices (data memory, can is it can write ) two to read, they have each independent memory address space, dispose way to be the same with general memory of computer. Procedure 8051 memory and 8751 slice procedure memory capacity 4KB, address begin from 0000H, used for preserving the procedure and form constant. Data 8051- 8751 8031 of memory data memory 128B, address false 00FH, use for middle result to deposit operation, the data are stored temporarily and the data are buffered etc.. In RAM of this 128B, there is unit of 32 bytes that can be appointed as the job register, this and general microprocessor is different, 8051 slice RAM and job register rank one formation the same to arrange the location. It is not very the same that the memory of MCS-51 series one-chip computer and general computer disposes the way in addition. General computer for first address space, ROM and RAM can arrange in different space within the range of this address at will , namely the addresses of ROM and RAM, with distributing different address space in a formation. While visiting the memory, corresponding and only an address Memory unit,can ROM, it can be RAM too, and by visiting the order similarly. This kind of memory structure is called the structure of Princeton. 8051 memories are divided into procedure memory space and data memory space on the physics structure, there are four memory spaces in all: The procedure stores in one and data memory space outside data memory and one in procedure memory space and one outside one, the structureforms of this kind of procedure device and data memory separated form data memory, called Harvard structure. But use the angle from users, 8051 memory address space is divided into three kinds: ( 1) In the slice , arrange blocks of FFFFH , 0000H of location , in unison outside the slice (use 16 addresses). ( 2) The data memory address space outside one of 64KB, the address is arranged from 0000H 64KB FFFFH (with 16 addresses ) too to the location. ( 3) Data memory address space of 256B (use 8 addresses). Three above-mentioned memory space addresses overlap, for distinguishing and designing the order symbol of different data transmission in the instruction system of 8051: CPU visit slice, ROM order spend MOVC , visit block RAM order uses MOVX outside the slice, RAM order uses MOV to visit in slice. 8051 one-chip computer have four 8 walk abreast I/O port , call P0, P1, P2 and P3. Each port is 8 accurate two-way mouths, accounts for 32 pins altogether. Every one I/O line can be used as introduction and exported independently. Each port includes a latch (namely special function register ), one exports the driver and a introduction buffer . Make data can latch when outputting , data can buffer when making introduction , but four function of passway these self-same. Expand among the system of memory outside having slice, four port these may serve as accurate two-way mouth of I/O in common use. Expand among the system of memory outside having slice, P2 mouth see high 8 address off; P0 mouth is a two-way bus , send the introduction of 8 low addresses and data / export in timesharingThe circuit of 8051 one-chip computers and four I/O ports is very ingenious in design. Familiar with I/O port logical circuit, not only help to use ports correctly and rationally , and will inspire to designing the peripheral logical circuit of one-chip computer to some extent . Load ability and interface of port have certain requirement, because output grade, P0 of mouth and P1 end output, P3 of mouth grade different at structure, so, the load ability and interface of its door demand to have nothing in common with each other. P0 mouth is different from other mouths, its output grade draws the resistance supremly . When using it as the mouth in common use to use , output grade is it leak circuit to turn on , is it is it urge NMOS draw the resistance on taking to be outer with it while inputting to go out to fail. When being used as introduction , should write " 1 " to a latch first . Every one with P0 mouth can drive 8 Model LS TTL load to export. P1 mouth is an accurate two-way mouth too, used as I/O in common use . Different from P0 mouth output of circuit its, draw load resistance linkwith power on inside have. In fact, the resistance is that two effects are in charge of FET and together: One FET is in charge of load, its resistance is regular. Another one can is it lead to work with close at two state , make its President resistance value change approximate 0 or group value heavy two situation very. When it is 0 that the resistance is approximate , can draw the pin to the high level fast ; When resistance value is very large, P1 mouth, in order to hinder the introduction state high. Output as P1 mouth high electricity at ordinary times , can is it draw electric current load to offer outwards , draw the resistance on needn't answer and thenning. Here When the port is used as introduction , must write into 1 to the corresponding latch first too, make FET end . Relatively about 20,000 ohms because of the load resistance in scene and because 40,000 ohms, will not exert an influence on the data that are input . The structure of P2 some mouth is similar to P0 mouth, there are MUX switches. Is it similar to mouth partly to urge, but mouth large a conversion controls some than P1. P3 mouth one multi-functional port, mouth getting many than P1 it have " and " 3 door and 4 buffer". Two part these, make her besides accurate two-way function with P1 mouth just, can also use the second function of every pin . " and " door 3 function one switch in fact, it determines to be to output data of latch to output second signal of function. Act as W =At 1 o'clock, output Q end signal; Act as Q =At 1 o'clock, can output W line signal . At the time of programming, it is that the first function is still the second function but needn't have software that set up P3 mouth in advance . It hardware not inside is the automatic to have two function outputted when CPU carries on SFR and seeks the location (the location or the byte ) to visit to P3 mouth /at not lasting lining, there are inside hardware latch Qs =1.The operation principle of P3 mouth is similar to P1 mouth.Output grade , P3 of mouth , P1 of P1 , connect with inside have load resistance of drawing , every one of they can drive 4 Model LS TTL load to output. As while inputting the mouth, any TTL or NMOS circuit can drive P1 of 8051 one-chip computers as P3 mouth in a normal way . Because draw resistance on output grade of them have, can open a way collector too or drain-source resistance is it urge to open a way, do not need to have the resistance of drawing outerly . Mouths are all accurate two-way mouths too. When the conduct is input, must write the corresponding port latch with 1 first . As to 80C51 one-chip computer, port can only offer milliampere of output electric currents, is it output mouth go when urging oneordinary basing of transistor to regard as, should contact a resistance among the port and transistor base , in order to the electricity while restraining the high level from exporting P1~P3 Being restored to the throne is the operation of initializing of an one-chip computer. Its main function is to turn PC into 0000H initially , make the one-chip computer begin to hold the conduct procedure from unit 0000H. Except that the ones that enter the system are initialized normally,as because procedure operate it make mistakes or operate there aren't mistake, in order to extricate oneself from a predicament , need to be pressed and restored to the throne the key restarting too. It is an input end which is restored to the throne the signal in 8051 China RST pin. Restore to the throne signal high level effective , should sustain 24 shake cycle (namely 2 machine cycles ) the above its effective times. If 6 of frequency of utilization brilliant to shake, restore to the throne signal duration should exceed 4 delicate to finish restoring to the throne and operating. Produce the logic picture of circuit which is restored to the throne the signal:Restore to the throne the circuit and include two parts outside in the chip entirely. Outside that circuit produce to restore to the throne signal (RST ) hand over to Schmitt's trigger, restore to the throne circuit sample to output , Schmitt of trigger constantly in each S5P2 , machine of cycle in having one more , then just got and restored to the throne and operated the necessary signal insidly. Restore to the throne resistance of circuit generally, electric capacity parameter suitable for 6 brilliant to shake, can is it restore to the throne signal high level duration greater than 2 machine cycles to guarantee. Being restored to the throne in the circuit is simple, its function is very important. Pieces of one-chip computer system could normal running,should first check it can restore to the throne not succeeding. Checking and can pop one's head and monitor the pin with the oscillograph tentatively, push and is restored to the throne the key, the wave form that observes and has enough range is exported (instantaneous), can also through is it restore to the throne circuit group holding value carry on the experiment to change.MCS-51系列单片机的结构及功能MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列的名称。
基于单片机的液位控制系统
第一章绪论1.1 课题背景随着计算机技术、测量技术和控制技术的高速发展，越来越多的先进测量控制设备、技术和方法在自动测量控制领域中得到了广泛的应用。
单片机以其自身的特点，已广泛应用于智能仪表、工业控制、家用电器、电子玩具等各个领域。
本课题适应了这种发展趋势，将单片机应用于液位自动控制系统中，并能实现自动报警、自动控制。
液位的测量广泛应用于太阳能热水器，工业锅炉控制，农用机水箱等。
液位控制对工农业生产、医疗监护等都有着重要的意义。
液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，在工业生产的各个领域都有广泛应用。
在工业生产中，有许多需要对容器内的介质进行液位控制的地方，使其高精度的保持在给定的数值。
液位控制一般指对某一液位进行调节控制，使其达到所要要求的精度。
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，工业作业采用的是微机控制和原有的仪表控制，微机控制的优势有很多，如：（1）集中而直接的显示各运行参数和液位状态。
（2）具有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够依据控制效果及时修正运行参数，能够有效减少人的疲劳与失误，从而提高生产过程的安全性与实时性。
（3）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，并可以修改系统控制参数，方便的改变液位上、下限。
本设计以水塔供水为模型，鉴于单片机液位控制装置的重复性好、功耗低、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。
1.2 单片机简介单片微型机简称单片机，是一种集成的电路芯片，是采用超大规模集成电路的技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU（Central Processing Unit）、只读存储器ROM（Read Only Memory）、随机存储器RAM（Random Access Memory）、中断系统和多种I/O口、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
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基于单片机的水位控制
1606年，意大利人波尔塔（公元1538—1615年）在他撰写的《灵学三问》中，论述了如何利用蒸汽产生压力，使水槽中的液位升高。
还阐述了如何利用水蒸汽的凝结产生吸力，使液位下降。
在此之后，1615年，法国斯科，1629年，意大利布兰卡，1654年，德国发明家盖里克，1680年，荷兰物理学家惠更斯，法国物理学家帕潘，随后的英国军事工程师托玛斯·沙弗瑞都先后进行了研究。
这些研究仅仅是初步探索阶段，还用不到自动调节。
此次我选择的设计题目是《基于单片机的水位控制》。
研究对象是生产的全自动水箱液位控制过程，其主要控制芯片C51单片机的控制原理，以及内部控制算法——PID算法的C语言程序。
1. 生产用全自动水箱液位控制过程
生产用全自动水箱液位控制的主要过程是液位传感器对液位的测量、测量信号的A/D转换、转换信号的PID运算、输出信号的放大与D/A转换、控制信号的传输与控制。
1.1 液位的测量
液位的测量一般采用压差式液位传感器，其工作原理是：在一般的圆形水箱的中其截面圆的面积S是不变的，那么，重量G=△P*S，又有△P=ρg△h，所以G=ρg△h*S ，S 不变，G与△P成正比关系。
即，只要准确地检测出△P值，就能算出高度△h。
在温度变化时，虽然液体的体积膨胀或缩小，实际液位升高或降低，所检测的压力是不变的。
所以还需引入介质温度补偿。
1.2 测量信号的A/D转换
将测量所得模拟信号转换成数字信号的过程，称为A/D转换。
因为单片机所能处理的信号都是数字量信号，而通过液位传感器所检测的信号为模拟量信号。
所以，我们必须先将检测的这些模拟信号经A/D转换电路转换为数字量信号，才能进行PID运算。
1.3 转换信号的PID运算
检测信号经A/D转换后成为数字量信号后，便输入主控制芯片C51单片机中。
以内部设定的PID算法为基准，对其进行运算处理。
1.4 输出信号的放大与D/A转换
经由单片机运算后得数字信号即为输出信号。
所以，输出信号是为数字量信号且很微弱。
而能够控制执行装置的却是很强的模拟信号。
所以，此时我们必须将输出信号进行放大、
D/A转换等处理后，方能变为控制信号。
1.5 控制信号的传输与控制
此时的控制信号为较强的模拟量信号。
经过特定线路的传输，送到执行装置，来控制执行装置的相应动作。
通过执行装置的动作，来达到我们控制液位的目的。
2.C51单片机的控制原理
MCS-51系列单片机的应用很广泛，是学习单片机技术较好的系统平台，同时也是开发单片微型计算机应用系统的一个重要系列。
它集成了中央处理器（CPU）、存储系统（RAM 和ROM）、四年股市、计数器、并行接口、串行接口、终端系统及一些特殊功能寄存器（SFR）。
它们通过内部总线紧密的联系在一起。
它的总体机构仍是通用CPU加上外围的芯片的总线
机构。
其工作主要是通过中央处理器的运算部件，对检测信号进行算术逻辑运算。
3.PID算法
在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器（亦称PID调节）是应用最为广泛的一种自动控制器。
它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象──“一阶滞后＋纯滞后”与“二阶滞后＋纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。
PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、PD、…）。
而课题中，我们采用PID算法中的一种——PID增量算法。
其功能有：
3.1 滤波的选择
可以对输入加一个前置滤波器，使得进入控制算法的给定值不突变，而是有一定惯性延迟的缓变量。
3.2 系统的动态过程加速
在增量式算法中，比例项与积分项的符号有以下关系：如果被控量继续偏离给定值，则这两项符号相同，而当被控量向给定值方向变化时，则这两项的符号相反。
由于这一性质，当被控量接近给定值的时候，反号的比例作用阻碍了积分作用，因而避免了积分超调以及随之带来的振荡，这显然是有利于控制的。
但如果被控量远未接近给定值，仅刚开始向给定值变化时，由于比例和积分反向，将会减慢控制过程。
为了加快开始的动态过程，我们可以设定一个偏差范围v，当偏差|e(t)|< β时，即被控量接近给定值时，就按正常规律调节，而当|e(t)|>= β时，则不管比例作用为正或为负，都使它向有利于接近给定值的方向调整，即取其值为|e(t)-e(t-1)|，其符号与积分项一致。
利用这样的算法，可以加快控制的动态过程。
3.3 PID增量式算法的饱和作用及其抑制
在PID增量算法中，由于执行元件本身是机械或物理的积分储存单元，如果给定值发生突变时，由算法的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大，如果该值超过了执行元件所允许的最大限度，那么实际上执行的控制增量将时受到限制时的值，多余的部分将丢失，将使系统的动态过程变长，因此，需要采取一定的措施改善这种情况。
纠正这种缺陷的方法是采用积累补偿法，当超出执行机构的执行能力时，将其多余部分积累起来，而一旦可能时，再补充执行。
参考文献：
【1】谢维成，杨加国《单片机原理与运用及C51程序设计》——北京：清华大学出版社，2006
【2】陈杰，黄鸿《传感器与检测技术》——北京：高等教育出版社，2002.8
【3】潘立登《过程控制》——北京：机械工业出版社，2008.3。