基于单片机的水塔水位检测控制系统仿真设计

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基于单片机水位检测仪控制系统的设计

基于单片机水位检测仪控制系统的设计

目录摘要 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。

1绪论 .. (2)1片机高塔水位控制系统 (2)2术参数和设计任务: (2)3设计背景 (2)4设计意义 (3)2 51单片机基础 (4)2.1单片机概述 (4)3硬件设计 (6)3.1、单片机最小系统电路设计 (6)3.2、水位检测传感器的选用 (7)3.3、稳压电路的设计 (8)3.4、光报警电路的设计 (8)3.5、水泵的介绍 (9)3.6、继电器控制水泵加水电路 (10)3.7、电源电路 (12)4设计语言及软件 (13)4.1汇编语言介绍 (13)4.2wave6000软件介绍 (13)4.3Proteus软件介绍 (15)5软件设计 (18)5.1、系统原理 (18)5.2、系统结构图 (18)5.3、控制方案说明 (19)5.4、系统组成及原理 (19)5.5系统总原理图 (21)5.6系统总程序如下 (22)5.7低水位的程序设设计 (24)5.8中水位程序设设计 (24)5.9高水位程序设设计 (24)5.10故障程序设设计 (25)总结 (26)参考文献 (27)1绪论1片机高塔水位控制系统本课程设计要求:在高塔的内部我们设计一个简易的水位探测传感器用来探测三个水位,即低水位,正常水位,高水位。

低水位时送给单片机一个高电平,驱动水泵加水,红灯亮;正常范围的水位时,水泵加水,绿灯亮;高水位时,水泵不加水,黄灯亮。

本设计过程中主要采用了传感技术、单片机技术、光报警技术以及弱电控制强电的技术。

2术参数和设计任务:1、利用单片机AT89C2051实现对高塔进行水位的控制;2、把水位探测传感器探得高塔中的水位送给单片机以实现对水泵加水系统和显示系统的控制;3、光报警显示系统电路,采用不同颜色的发光二极管来表示不同的水位情况4、水泵加水电路由继电器进行控制;5、分析工作原理,绘出系统结构原理图及流程图;3设计背景目前,水位控制在日常生活及工业领域(工厂,农场,学校等用水量大的场所)中应用相当广泛,比如水塔,地下水,水电站情况下的水位控制。

基于单片机的水位检测与控制系统方案

基于单片机的水位检测与控制系统方案

电子信息工程实验教学中心《综合课程设计》设计报告完成日期:2015/6/30目录摘要 (1)1 绪论 (2)1.1 项目研究背景及意义 (2)1.2 课题现状 32 总体设计方案及论证 (3)2.1 总体方案设计 (3)3 硬件实现及单元电路设计 (4)3.1 设计原理 (4)3.2 设计方案 (5)3.3 传感器模块 (5)3.3.1 传感器的选择 (5)3.4 系统工作原理............................. 错误!未定义书签。

3.5 水位显示电路 (7)3.6 外部晶振时钟电路的设计 (7)3.7 时钟电路的设计 (8)3.8 自动报警电路 (8)3.9 中央处理器模块 (9)3.10 继电器控制模块 (9)3.11 水位检测系统仿真图 144 软件设计 (13)4.1 主程序工作流程图 (13)5 总结 (15)6 参考文献 (15)附录 (16)附件1:原理图 (16)附件2:仿真图 (16)附件3:元件清单 (17)附件4:程序...................................... 错误!未定义书签。

摘要随着社会的发展,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STC89C51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。

基于单片机的水位监控系统仿真设计

基于单片机的水位监控系统仿真设计

基于单片机的水位监控系统仿真设计常敏;崔永进;王昊远【摘要】The water level monitoring system based on STC 89C52 microcontroller is discussed in this paper . The water level signal is gathered by the ultrasonic ranging module DYP-ME007 and the level displayed continuously through the monolithic integrated circuit and LCD 1602.The software programming of the interface circuit is per-formed using the related algorithm and simulated in Proteus .The result indicates that this system can realize real-time display , processing and alarm functions , and has the characteristics of simple structure , reliable operation , good anti-interference performance and portability .%文中论述了以STC89C52单片机为核心的水位监控系统, 水位信号由超声波测距模块DYP-ME007采集,通过单片机及LCD1602实时显示水位. 针对其特点设计电路接口, 运用相关算法进行软件编程, 并在Proteus环境下进行实际仿真测试. 仿真结果表明, 该系统能实现对水位的实时显示、处理和报警功能, 且具有简单可靠, 抗干扰性及可移植性强等特点.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2016(029)001【总页数】4页(P111-113,117)【关键词】单片机;水位监测控制;1602液晶显示;Proteus仿真【作者】常敏;崔永进;王昊远【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093【正文语种】中文【中图分类】TP277AbstractThe water level monitoring system based on STC89C52 microcontroller is d iscussed in this paper.The water level signal is gathered by the ultrasonic ra nging module DYP-ME007 and the level displayed continuously through the monolithic integr ated circuit and LCD1602.The software programming of the interface circui t is performed using the related algorithm and simulated in Proteus.The re sult indicates that this system can realize real-time display,processing and alarm functions,and has the characteristics of s imple structure,reliable operation,good anti-interference performance and portability.KeywordsMCU;water level monitoring and control;LCD1602;Proteus simulation水是生产、生活中必不可少的物质,而对水位的检测与控制关系到生产、生活正常进行[1]。

单片机的水塔水位检测控制系统仿真设计方案

单片机的水塔水位检测控制系统仿真设计方案

编号:云南铜业高级技工学校毕业设计<论文)题目:基于单片机的水塔水位检测控制系统仿真设计指导教师:专业:机电一体化化班级:技师3班姓名:学号:年月日基于单片机的水塔水位检测控制系统仿真设计【摘要】: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,这里给出以Atmel公司的AT89C5l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、电机故障检测、处理和报警等功能,并在Pmteus软件环境下实际仿真。

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:单片机水位控制仿真1.引言在人们的日常生活中,水塔水位大都未能实现自动控制,水塔中水位的高低常由水电管理人员进行控制。

不仅浪费人力又会造成不必要的资源浪费,这在一些不注意节约用水的单位显得尤为突出。

为了解决经常停水和有效的避免水资源的浪费,节约能源。

设计了一个适用于一般水塔水位的检测控制系统。

本系统以AT89C51单片机为核心控制部件,该系统操作方便、性能良好,比较符合一般单位用水系统控制的需要。

2.水塔水位控制原理单片机水塔水位控制原理如图l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+5V电源连通。

基于单片机的水温水位控制系统设计

基于单片机的水温水位控制系统设计

四、结论
基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有结构简单、成本低、可靠性 高等优点。通过实时监测和控制水箱的水位和水温,可以满足不同用户的需求。 此外,通过优化系统的硬件设计和软件设计,可以进一步提高系统的性能和可靠 性。这种系统不仅可以应用于家庭用水领域,也可以应用于工业生产中的液体控 制,具有广泛的应用前景。
1、抗干扰设计
由于环境因素和设备本身的影响,系统可能会受到干扰。因此,需要在硬件 设计和软件设计中加入抗干扰措施,如滤波电路、软件去抖动等。
2、节能设计
为了降低系统的功耗,可以在软件设计中加入休眠模式和唤醒模式。当系统 不需要工作时,可以进入休眠模式,降低功耗。当有数据需要处理时,系统被唤 醒,进入工作状态。
2、软件设计
系统的软件设计主要实现以下功能:数据的采集、处理、显示和控制。首先, 单片机通过水位传感器和水温传感器采集当前的水位和水温数据。然后,单片机 对采集到的数据进行处理,判断水位和水温是否正常。如果异常,则启动相应的 执行机构进行调节。最后,单片机将处理后的数据通过显示模块进行显示。
三、系统优化
六、结论
本次演示设计了一种基于单片机的水温水位控制系统,实现了温度和水位的 自动检测、调节和控制。该系统具有成本低、可靠性高、易于实现等优点,同时 支持远程控制和节能模式等功能。在家庭、工业和科学研究中具有广泛的应用前 景。
参考自动化技术的普及,智能化设备在日常生活和工业生产中 的应用越来越广泛。其中,基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有重要 应用价值。这种系统可以实现对水箱水位和水温的实时监测和控制,以适应不同 的应用需求。
系统软件采用C语言编写,主要包括以下几个部分:数据采集、数据处理、 控制输出和远程通信。
1、数据采集:通过I/O端口读取DS18B20和超声波水位传感器的数据。

基于单片机的水位检测控制系统设计

基于单片机的水位检测控制系统设计

基于单片机的水位检测控制系统设计学院:专业:姓名:指导老师:信息学院自动化刘翔学号:职称:0901********盛珣华曹宇教授助理工程师中国·珠海二○一三年五月诚信承诺书本人郑重承诺:本人承诺呈交的毕业设计《基于单片机的水位检测控制系统设计》是在指导教师的指导下,独立开展研究取得的成果,文中引用他人的观点和材料,均在文后按顺序列出其参考文献,设计使用的数据真实可靠。

本人签名:日期:年月日基于单片机的水位检测控制系统设计摘要随着社会和科技的进步,以及人们的生活标准水平逐步的提高与发展,方便的全自动控制系统生活的开始逐步进入到我们的生活,单芯片微型计算机发展是其中的一个重要分支,具有高可靠性,高性能价格比,低电压,低功耗等优点,以单片机为核心的自动化控制系统已经赢得了广泛的应用范围。

本设计是基于单片机的水位检测控制系统设计。

设计系统的目的在于应用单片机的自动运行技术,使得水塔中的水位始终保持在一定范围内,以保证连续正常的供水。

本设计是以AT89C51单片机为核心部件的水塔水位检测控制仿真系统设计的,用以检测水位并进行控制、处理以及报警功能,并在Proteus仿真软件环境中仿真测试。

结果表明,设计的系统具有良好的检测和控制功能,方便移植性和可扩展性。

关键词:水位控制单片机报警Based SCM the water level detection control system designAbstracWith the social and technological progress, as well as the level of people's standard of living gradually improve with the exhibition, and the convenience of automatic control system for the beginning of life gradually into our lives, single-chip microcomputer development is an important branch,the advantages of high reliability, high performance and low cost, low-voltage, low-power microcontroller as the core of the automation control system has won a wide range of applications.The title of the graduate design microcontroller-based water level detection and control system design, three metal rods into the water used to detect the signal, the conductivity of the water, can see that the water level changes. Under normal circumstances, the water level should be kept within a certain range changes, the water level does not exceed the stipulated upper and lower limits, in the event of a system failure, should be promptly cut off electrical power, and there should be sound and audible alarm signals of the light-emitting diode. Design System aimed the application microcontroller run automatically, so that the water level in the water tower always maintained within a certain range in order to ensure the continuous normal water. The design is based on AT89C51 microcontroller as the core components of the water tower water level detection and control simulation system designed to detect water level control, processing, and alarm functions, and Proteus simulation software environment simulation testing. Experimental results show that the design of the system has a good detection and control functions, portability and scalability.Keywords:Level controlmicrocontroller alarm目录1前言 (1)1.1.本设计在国内发展概况 (1)1.2国外发展概况 (1)1.3设计目的 (2)1.4设计意义 (2)2总设计 (2)2.1设计的技术要求 (2)2.2应解决的主要问题 (3)2.3设计原理 (3)2.4方案选择 (3)2.5给定参数 (5)2.6整体方案设计 (5)2.7优点和特色 (6)2.8创新点 (7)2.9系统运行过程可能存在的问题 (7)2.9.1现场数据经过DTU发送后在远程监控室接收不到 (7)3硬件介绍 (7)3.1光电耦合器4N25 (7)3.1.1工作原理 (7)3.1.2主要性能 (8)3.1.3引脚图和引脚名称 (8)3.1.4极限参数 (8)3.2单片机芯片STC90C516RD+ (9)3.2.1芯片简介绍 (9)3.2.2芯片STC90C516RD+引脚 (9)3.2.3主要性能 (10)3.3电磁继电器 (11)3.4蜂鸣器 (11)3.5远程通信模块DTU (12)3.6液位高度传感器 (12)4组态软件 (13)4.1组态概况 (13)4.2组态设计 (13)5软件设计 (17)5.1Keil软件 (17)5.2程序方框图 (17)5.3程序设计 (18)5.4I/O口的分配 (18)5.5子程序 (18)5.5.1延时子程序 (18)5.5.2报警子程序 (19)5.5.3初始化子程序 (20)5.4主程序 (20)6结论 (22)参考文献 (23)谢辞 (24)附录 (25)程序代码 (25)1前言1.1.本设计在国内发展概况国产水位监测仪主要有浮筒式水位仪、压力传感器式水位仪、超声波式水位仪等,在功能齐全、性能稳定等方面,虽然与国际上先进的同类型产品存在一定差距,但是却可以基本满足水位监测及控制的需要。

基于单片机的水位控制系统设计

基于单片机的水位控制系统设计

《单片机原理与接口技术》课程设计题目:基于单片机的水位控制系统设计《单片机原理与接口技术》课程设计任务书一、基本情况学时:2周学分:1.5 学分适应班级:自动化二、进度安排本设计共安排2周,合计60学时,具体分配如下:动员及准备工作:1学时选题分组:1学时PROTEUS仿真软件使用讲解:8学时总体方案设计:8学时硬件设计:12学时PROTEUS仿真图绘制:4学时软件设计:12学时撰写设计报告: 4 学时制作答辩PPT : 4 学时答辩: 4 学时总结:2学时教师辅导:随时三、基本要求1、课程设计的基本要求《单片机原理与接口技术》课程设计的主要内容包括:理论设计与撰写设计报告等。

其中理论设计又包括总体方案选择,硬件系统设计、软件系统设计;硬件设计包括单元电路,选择元器件及计算参数等;软件设计包括程序流程图和应用程序。

程序设计是课程设计的关键环节,通过进一步完善程序设计,使之达到课题所要求的指标。

课程设计的最后要求是写出设计总结报告,把设计内容进行全面的总结。

2、课程设计的教学要求《单片机原理与接口技术》课程设计的教学采用相对集中的方式进行,以班为单位全班学生集中到设计室进行。

严格考勤制度,在实训期间累计旷课达到6节以上,或者迟到、早退累计达到8次以上,该课程考核按不及格处理。

课程设计的分组:每3-4名学生组成一个小组,完成一个课题的设计。

小组成员既有分工、又要协作,同一小组的成员之间可以相互探讨、协商,可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。

但每个学生必须单独完成设计任务,要有完整的设计资料,独立撰写设计报告。

教学要求具体如下:(一)、掌握单片机应用系统开发、设计流程;硬件、软件的资源分配与规划。

(二)、熟练硬件电路原理图的设计与绘制。

(三)、掌握运用PROTUS进行软、硬件仿真调试能力。

(四)、熟练运用C语言编写开发程序。

(五)、熟练掌握制板及实物焊接技能。

(六)、掌握单片机应用系统综合调试的方法、具备综合调试能力。

基于单片机的水塔水位控制系统设计学士学位论文

基于单片机的水塔水位控制系统设计学士学位论文

摘要在当今社会,水塔水位控制系统在我们的各个行业中占有很重大的作用,在大型养殖场中为家畜提供饮用水,冲洗养殖圈;在工业生产中通过水塔控制系统来排放污水。

然而传统的水塔控制系统存在很大的不足,需要工作人员时刻监控,需要的劳动力十分强大,而且还会带来很多不足,轻则给人们的生活带来很大的不便,重则出现造成很大的事故和经济损失。

本次设计采用基于单片机水塔水位控制系统,为了使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。

首先通过实时检测测量水位变化,从而控制电动机,保证水位正常。

因此,这里给出以STC公司的STC89C52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、处理等功能,并在Proteus软件环境下实际仿真。

系统程序语言是使用比较广泛的C语言进行编写,结构清晰,达到的系统控制效果很好。

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。

该基于单片机的水塔水位控制系统方便,降低工作人员的工作量提高了整体的效率。

关键词:水塔控制;单片机STC89C52;Proteus软件;C语言AbstractIn today's society, the water tower water level control system plays very important role in our various industries, in large farms for livestock with drinking water, irrigation farming circles; in industrial production by water tower control system to discharge the sewage. However traditional water tower control system in the presence of a lot of problems and need to staff time monitoring and need of labor force is very strong, but also brings many problems, light to people's life bring inconvenience, re appeared a lot of accidents and economic loss caused by. By the design of control system based on MCU for water tower water level, in order to make the actual process of water to ensure water level within the allowed range of floating, the voltage control level. Firstly, the water level is measured by real-time detection, so as to control the motor and ensure the normal water level.. Therefore, given here to STC STC89C52 microcontroller as the core device of the water tower water level detection control system design and simulation, to achieve the detection of the water level control and treatment function and under the environment of the Proteus Software simulation. System programming language is the use of a wide range of C language, structure clarity, to achieve the system control effect is good. Experimental results show that the system has good detection control function, portability and scalability.. The water level control system based on MCU is convenient, reduce staff workload and improve the overall efficiency.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

基于单片机的水位检测与控制系统(word文档良心出品)

基于单片机的水位检测与控制系统(word文档良心出品)

电子信息工程实验教学中心《综合课程设计》设计报告完成日期:2015/6/30目录摘要 (1)1 绪论 (2)1.1 项目研究背景及意义 (2)1.2 课题现状32 总体设计方案及论证 (3)2.1 总体方案设计 (3)3 硬件实现及单元电路设计 (4)3.1 设计原理 (4)3.2 设计方案 (5)3.3 传感器模块 (5)3.3.1 传感器的选择 (5)3.4 系统工作原理......................................................... 错误!未定义书签。

3.5 水位显示电路 (7)3.6 外部晶振时钟电路的设计 (7)3.7 时钟电路的设计 (8)3.8 自动报警电路 (8)3.9 中央处理器模块 (9)3.10 继电器控制模块 (9)3.11 水位检测系统仿真图 144 软件设计 (13)4.1 主程序工作流程图 (13)5 总结 (15)6 参考文献 (15)附录 (16)附件1:原理图 (16)附件2:仿真图 (16)附件3:元件清单 (17)附件4:程序........................................................................... 错误!未定义书签。

摘要随着社会的发展,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。

基于单片机的智能水塔水位控制系统设计_袁新娣

基于单片机的智能水塔水位控制系统设计_袁新娣

基于单片机的智能水塔水位控制系统设计*袁新娣(赣南师范学院物理与电子信息学院,江西赣州 341000)摘 要:为了克服传统的浮子系统控制水塔水位的不足,本论文设计了一种实时无线水位智能监测系统,该系统以A T 89S 52单片机为核心,通过安装在水塔上的超声波传感器测量出水位后,单片机与设定的水位上下限进行比较决定是否接通或断开抽水机电路,同时该单片机通过无线发射器把数据发至中控室的单片机以显示水塔水位.论文从硬件设计与软件设计两方面进行了阐述.实践表明:该系统简单可靠,实用性较强.关键词:水位;单片机;超声波传感器;无线发射器中图分类号:T P 212.11 文献标识码:A 文章编号:1004-8332(2010)06-0052-031 系统概述目前,我国处理生活或工厂供水主要采用的是水塔形式,为了防止水塔水位过高而溢水,或水过少而出现用水时的等待现象,应当控制塔内水位始终保持在一定范围.目前,控制水塔水位常用的方法是由浮子检测水位,通过浮子杠杆原理接通或断开抽水机工作电路,这种系统精确度与可靠性都不高,而且很难实时查看水位高低,如果要调整控制水位的上下限也非常不方便.本论文设计了一种智能水位控制系统,首先通过传感器实时检测水塔水位,然后把水位数据传送到水塔处的单片机,单片机把数据与所设定的水位上下限作比较,如果水位低于下限,则启动抽水机抽水,保证水塔的水足够,如果水位达到了上限,则及时停止抽水,防止“溢塔”而浪费水,并且水位的上下限随时可以根据实际情况由拨码开关进行调整;同时该单片机控制无线发送器把水位数据发送到中央控制室的单片机处显示,实现实时监测目的.此系统可以对单个水塔水位进行控制,也可以扩展到对一定距离范围内的多个水塔进行控制.2 系统硬件设计2.1 系统框图图1 系统总体框图系统总体框图如图1所示.由图中可以看出,系统主要由水位检测及无线发送部分和水位数据无线接收两部分组成,控制的核心元件是单片机.图1中的(a )部分是安装在水塔处,(b )部分安装在中央控制室实现水位显示.其中(a )的超声波接收与超声波发送模块用于水位的测量,N R F 24L 01无线发送模块用于把水位数据实时发送到(b )中的N R F 24L 01无线接收器.数据的显示使用液晶显示器L C D 1602.在实际运用中,水位检测及无线发送部分可以扩展到125个,而水位数据无线接收部分只需一个,这就是多发一收,从而实现对一个区域内多个水塔的水量进行监测控制.2.2 系统主要模块硬件设计2.2.1 单片机控制器的介绍该系统中,单片机是控制的核心模块,分析处理传感器检测的数据,接收或发送数据等.本系统采用的单片机是A t m e l 公司生产的A T 89S 52,该单片机是一种低功耗、高性能C M O S 8位微控制器,使用高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C 51产品指令和引脚完全兼容.A T 89S 52具有以下标准功能:8k 字节F l a s h ,2010年 赣南师范学院学报 №.6第六期 J o u r n a l o f G a n n a n N o r m a l U n i v e r s i t y D e c .2010*收稿日期:2010-09-15 修回日期:2010-10-19 作者简介:袁新娣(1974-),女,江西瑞金人,赣南师范学院物理与电子信息学院讲师,主要从事电子信息方面教学与研究.DOI :10.13698/j .cn ki .cn36-1037/c .2010.06.026256字节R A M ,32位I /O 口线(P 0,P 1,P 2,P 3),看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路等,更详细的原理请参照参考文献[1].2.2.2 超声波收发器模块的设计本系统使用超声波收发器作为测量水塔水位的传感器.该器件能测量自身到水面之间的距离,由超声波发送电路和超声波接收电路组成,本模块的设计主要参照了参考文献[2]来进行的.超声波发射电路原理如图2所示,单片机的P 2.4端口发出40K H Z 的方波信号,然后信号分成两路送出,其中的一路经反向器74L S 4069后送到超声发射管T 的一个电极,另一路经两次反向后送到发射管T 的另一个电极,这样做目的是为了增强超声波发射强度和提高电路驱动能力.电阻R 1和R 2作为上拉电阻作用有两个:第一是提高反向器输出高电平的驱动能力;第二是增加超声波发射管T 的阻尼系数,缩短自由振荡的时间.超声波接收电路原理如图3所示,该部分主要由超声波接收探头R 及红外检波接收芯片C X 20106A 组成,因接收芯片C X 20106A 的载波频率为38K H Z ,而上述超声波发射电路发出的超声波频率为40K H Z ,两者较为接近,所以利用该芯片制作超声波接收电路.实验表明,无超声波信号时C X 20106A 输出高电平,有信号时输出一个脉冲信号,且具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力.图2 超声波发射电路 图3 超声波接收电路 图4 n R f 24l 01与A T 89S 52连接电路当系统工作时,由单片机P 2.4端口发出的40K H Z 的方波信号经过驱动电路使超声波发射器T 发出一定强度的超声波信号,当超声波信号遇到障碍物时就会被反射回来,反射回来的超声波信号被超声波接收器R 所接收,接收到的信号经过信号处理电路的处理送入到单片机的P 3.2端口,单片机根据发送与接收的时间差计算出传感器到水面的距离X ,再由安装时传感器到水塔底部的距离H (已知值),计算出当前水的剩余量h =H-X .2.2.3 N R F 24L 01无线发送器与无线接收模块设计发送器安装在水塔单片机处,接收器安装在中控室单片机处,发送器用来实时发送当前的水位数据,接收器实时接收发送器发来的水位信号,实现远程监测的目的.N R F 24L 01是无线数据传输单片射频收发芯片,工作于2.4~2.5G H z 、I S M 频段,芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块,输出功率和通信频道可通过程序进行配置,芯片能耗非常低[3].N R F 24L 01是一个独立的模块,通过S P I 接口和外部控制器件进行数据交换,如果外部控制器件没有S P I 接口可以用普通I /O 口模拟,本系统选用的A T 89S 52则带有可灵活配置的S P I 接口可以方便地和N R F 24L 01连接.单片机与N R F 24L 01的连接如图4所示,电源为3.3V .2.2.4 抽水机模块设计抽水机控制主要是通过用小电压去控制抽水机的工作电路,这里用单片机的P 1.5和P 1.6去控制双向可控硅的通断,从而控制抽水机电路的通断.电路图如图5所示.图5 抽水机控制电路抽水机控制电路中,既能用单片机去控制,也可通过手动去控制,这使得抽水机的控制更灵活,也可避免当单片机控制器出错时,抽水机失控的情况.当开关S W 2闭合时,单片机发出的通断信号可以被抽水机接收,实现在下限水位自动抽水与上限水位自动停止抽水,此时只要手动改变开关S W 1的状态就可将当前的抽水机工作状态切换为相反,所以既体现了手动控制也体现了自动控制.当开关S W 2打开时,也就断开了自动控制功能,此状态主要用于当单片机控制异常时,断开自动控制信号,但此时手动53第6期 袁新娣 基于单片机的智能水塔水位控制系统设计控制功能还是存在的,只要改变开关S W 1的状态也可将抽水机状态切换为相反.2.2.5 测量范围设置模块及显示模块的设计这两个模块相对比较简单,测量范围设置也即水位控制的上下限设置,主要由拨码开关组成,通过单片机的P 1.0~P 1.3口去识别拨码开关各个位的输入状态,输入状态决定对应的测量范围,我们可以根据实际的水塔高度设置水位的上下限. 图6 系统软件主流程图水位的显示使用的是L C D 1602液晶模块,L C D 1602内部的字符发生存储器(C G R O M )已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等.每一个字符都有一个固定的代码,所以对该部分的编程也变得简单了.该系统的中控室单片机连接的L C D 1602与水塔处单片机连接的L C D 1602显示的内容同是水塔的水位,与单片机的连接也是相同的,即将单片机的P 0.0~P 0.7对应接到1602的7~14脚作为数据引脚,P 2.5~P 2.7对应接到1602的4~5脚作为控制引脚,电源用5伏.3 软件设计本系统软件采用C 语言进行开发,软件部分也主要分为两个部分,第一是水位检测并无线发送水位数据部分;第二是水位数据无线接收部分,主流程图如图6所示.超声波发生子函数是通过单片机的P 2.4端口发送8个超声波脉冲信号,同时把定时计数器T 0打开进行计时.水位检测主函数利用外中断0检测返回的超声波信号,一旦接收到返回的超声波信号(即I N T 0引脚呈现低电平),立即进入中断服务函数.进入中断后,首先关定时计数器T 0停止计时,将测距成功标志位赋1,并将信号传送的时间值转换为信号传输的距离值;然后再将此距离值转换为水的剩余量,并显示;最后根据剩余量值判断是抽水还是不抽水,如果水的剩余量大于等于90%,则停止抽水,如果水的剩余量小于等于10%,则开始抽水,如果水的剩余量在10%到90%之间,则抽水机保持当前状态.如果等待30M S 接收不到超声波信号,则不进入距离计算函数,但还会有显示,显示的是上一次测得的数据,但无论如何都会无线发送当前显示的数据.在无线接收程序中只要有数据发过来,就进行实时接收与显示.(程序略)4 结束语本系统的设计实现了对水塔水位的精确控制与检测,并且可以方便地根据实际情况调整测量范围,能有效地防止“空塔”和“溢塔”的现象.该系统设计简单,成本便宜,使用方便,稳定性较好,具有很好的实用意义.参考文献:[1] 孙育才,王荣兴,孙华芳.A T M E L 新型A T 89S 52系列单片机及其应用[M ].北京:清华大学出版社,2006.[2] 李永鉴,刘国安.简易超声波测距仪的制作[J ].福建电脑,2006(7):131-132.[3] 刘靖,陈在平,李其林.基于n R F 24L 01的无线数字传输系统[J ].天津理工大学学报,2007,23(3):38-40.D e s i g na b o u t Wa t e r T o w e r 's Wa t e r L e v e l C o n t r o l S y s t e mB a s e d o nS i n g l e -c h i pC o m p u t e rY U A NX i n -d i(S c h o o l o f P h y s i c s a n dE l e c t r o n i c a l I n f o r m a t i o n ,G a n n a n n o r m a l u n i v e r s i t y ,G a n z h o u 341000,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e r t o o v e r c o m e t h e s h o r t c o m i n g o f t h e t r a d i t i o n a l w a t e r t o w e r 's w a t e r l e v e l c o n t r o l s y s t e m,a n i n t e l l i g e n t a n d r e a l -t i m e w a t e r l e v e l c o n t r o l s y s t e mi s i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r .T h i s s y s t e m i s m a n a g e db y t w o s i n g l e -c h i p c o m p u t e r s A T 89S 52.A f t e r t h e u l t r a s o n i c s e n s o r m e a s u r e s t h e w a t e r l e v e l ,t h e A T 89S 52a n a l y z e s t h e d a t a a n dd e t e r m i n e s t h e w o r k i n g s t a t e o f t h e p u m p b a s e d o nt h e s e t w a t e r l e v e l .A t t h e s a m e t i m e ,t h ed a t aa b o u t w a t e r l e v e l i s t r a n s m i t t e dt h r o u g h w i r e l e s s t r a n s m i t t e r t o a n o t h e r A T 89S 52a n dd i s -p l a y s i n t h e c o n t r o l r o o m .T h e h a r d w a r e a n ds o f t w a r e a b o u t t h e c o n t r o l s y s t e ma r e d e s c r i b e d i nt h e p a p e r .E x p e r i m e n t s h o w e d t h a t t h e s y s t e m i s s i m p l e a n dr e l i a b l e .K e yw o r d s :w a t e r l e v e l ,s i n g l e -c h i pc o m p u t e r ,u l t r a s o n i c s e n s o r s ,w i r e l e s s t r a n s m i t t e r 54赣南师范学院学报 2010年。

(完整版)基于单片机的液位监测系统的设计(完美版)

(完整版)基于单片机的液位监测系统的设计(完美版)

目录一、概述 (1)二、系统设计方案的确定 (1)2.1功能需求分析 (1)2.2系统设计方案的选择 (1)三、部分电路的设计 (2)3.1传感器 (2)3.2单片机电路设计 (3)3.2.1 AT89C51功能及引脚分布 (3)3.2.2 振荡方式的选择 (5)3.2.3 复位电路的设计 (5)3.3AD转换电路的设计 (6)3.3.1 ADC0809主要信号引脚的功能 (6)3.3.2 ADC0809和AT851单片机的连接 (7)3.3.3 转换数据的传送 (8)3.4键盘输入电路的设计 (9)3.4.1 按键去抖 (9)3.4.2 键盘扫描方法 (10)3.5数显输出电路的设计 (11)3.6报警及控制电路的设计(略) (12)四、软件设计部分 (12)4.1原理图的绘制 (12)4.2流程图的设计 (12)五、心得体会 (12)参考文献 (13)附录 (13)基于单片机的液位检测系统的设计一、概述随着微电子工业的迅速发展,单片机控制的智能型控制器广泛使用于电子产品中,为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。

经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目,通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合使用所学知识的潜能。

另外,液位控制在高层小区水塔水位控制,污水处理设备和有毒,腐蚀性液体液位控制中也被广泛使用。

通过对模型的设计可很好的延伸到具体使用案例中。

本设计基于AT89C51单片机,包括测量电路部分、AD转换部分、键盘输入控制部分、液位实时数显输出部分以及液位控制部分(原理图中不涉及),还可在此基础上添加报警器(不涉及)。

本设计只是概念性设计了电路部分,并不涉及具体的数值设定,未经过实际使用检测。

二、系统设计方案的确定2.1 功能需求分析(1)要求能够实现较高精度的测量(2)以单片机AT89C51为基础,设计外围电路。

(3)电路设计,包括AD转换模块、数显模块、键盘输入模块(4)对测量电路的各种精度指标进行测试(非线性误差、重复性、滞后、灵敏度、抗侧向能力大小、温变对灵敏度的影响等指标)。

基于单片机的水塔水位控制系统设计

基于单片机的水塔水位控制系统设计

基于单片机的水塔水位控制系统设计社会在不断的发展和进步,人们的生活水平也在逐步提高和发展,我们的生活已经越来越离不开便捷的全自动控制系统,微型计算机发展是其中的一个不可或缺的重要分支,单芯机具有高可靠性,高性价比,低功耗,低电压等优点,以单片机为核心的全自动控制系统已经取得了广泛的应用前景和使用范围。

本篇论文是基于单片机的水塔水位检测系统设计。

设计该系统主要是针对应用单片机的自动运行技术,使得水塔水位始终保持在一定范围内,从而确保连续正常的供水。

本设计是以STC89C51单片机为核心的水塔水位检测系统,用以检测水位并对其进行控制、报警以及相应的处理功能,同时在Proteus仿真软件环境中进行仿真测试。

测试结果表明,设计的系统具有一定的检测和控制功能,并且能够应用于实际生产生活当中。

关键词:水位检测;单片机;报警;1 绪论 (5)1.1研究背景 (5)1.2国内外研究现状 (5)1.3研究目的与意义 (6)2 系统总体设计 (7)2.1设计要求 (7)2.2系统设计方案 (7)2.3系统工作原理 (8)3 系统硬件设计 (8)3.1硬件设计 (8)3.2中央处理器模块 (12)3.3继电器控制阀门模块 (13)3.4水位检测系统的整体电路仿真图 (13)4 系统软件设计 (14)4.1软件功能概述 (14)4.2主程序设计 (14)4.3LED显示子程序 (15)5 联调与测试 (16)5.1调试过程 (16)5.2硬件调试 (16)5.3软件调试 (16)5.4功能实现 (16)结论 (17)附录A:系统原理图 (20)附录B:系统PCB图 (21)附录C:系统仿真图 (22)附录D:系统源程序 (23)1.1 研究背景在现实生活生产当中,经常会遇到测量液体液位的问题。

国家工业在迅速发展,液体液位测量技术也被广泛应用到化学化工、医学药物、食品安全、石油开采等各行各业中。

液氧、液氮等低温液体现如今也得到了广泛的应用,因此,作为贮存相应低温液体的容器也要保证能承受其相应的载荷;在冶炼工业中,锅炉汽包液位、除氧器液位、汽轮机凝气器液位、高、低压加热器液位等,保持在一定范围内是设备安全运行的基础保障;在实际科研与学习当中也经常会遇到需要进行液位测量与控制的实验装置。

基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真

基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真

基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真水塔水位控制系统是一种常见的智能控制系统,通过监测水塔的水位并控制水泵的开关来实现自动化的水位调节。

本文将设计并仿真一种基于单片机的水塔水位控制系统。

系统设计的主要组成部分包括水位传感器、单片机控制模块、水泵和相应的电路。

水位传感器用于检测水塔的水位,单片机控制模块用于接收传感器的信号并根据设定的水位控制算法来控制水泵的开关。

首先,需要选择适合的水位传感器。

常用的水位传感器包括浮球式、电容式和超声波测距式传感器。

考虑到水塔中水位的变化范围较大,选择电容式传感器较为合适。

接下来,将水位传感器与单片机控制模块进行连接。

通过模拟引脚将传感器的输出信号输入到模拟转换模块,然后转换为数字信号输入到单片机的IO口。

然后,需要编写单片机的控制程序。

程序的主要功能包括读取传感器的信号、根据设定的水位阈值判断水位高低、控制水泵的开关。

例如,当水位低于设定的最低水位时,单片机通过IO口输出高电平来打开水泵的电源;当水位高于设定的最高水位时,单片机通过IO口输出低电平来关闭水泵的电源。

最后,需要设计水泵的电路。

水泵的电源需要接入单片机控制模块,通过继电器来控制水泵的开关。

当单片机输出高电平时,继电器吸合,水泵开始工作;当单片机输出低电平时,继电器脱离,水泵停止工作。

系统设计完成后,可以进行仿真测试来验证系统的功能和性能。

通过设置不同的水位阈值和模拟水位传感器的输出信号来模拟不同的水位变化情况,观察系统是否能够稳定地控制水泵的开关。

如果系统运行正常,则可以进一步进行硬件实现和调试。

总结起来,基于单片机的水塔水位控制系统设计包括选择适合的传感器、编写控制程序、设计水泵的电路等步骤,并通过仿真测试来验证系统的功能和性能。

这种系统的优势在于能够自动实现水位的控制,提高了水资源的利用效率,减轻了人工操作的负担。

同时,可根据实际需要进行系统的定制和优化,提高系统的稳定性和可靠性。

基于单片机的水塔智能水位控制系统设计

基于单片机的水塔智能水位控制系统设计

基于单片机的水塔智能水位控制系统设计水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,水塔供水的主要问题是塔内水位应该始终保持在一定范围内,避免“空塔”、“溢塔”现象发生。

传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,而自动控制原理,依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定以满足用水要求,从而提高了供水系统的质最。

而智能控制系统的成本低,安装方便,灵敏性好,是节约水源,方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。

本论文介绍了一种由AT89C51单片机为主控元件的超声波水位测量系统。

超声波水位测量仪应用超声回波原理技术,在硬件部分,超声波发射电路将由AT89C51单片机控制的每隔固定周期的方波脉冲信号控制,以满足超声波发射探头的发射需要。

超声波接收电路对接收的回波进行发大整形,送回单片机。

系统以AT89C51单片机为设计核心,测量得到超声波的传播时间,计算出传播的距离,从而得到所要测量的水位距离,并通过LED显示出来。

软件部分,设计了中断程序、显示程序、主程序等。

使得程序部分适合硬件部分,使系统功能得以实现。

关键词超声波,AT89C51,水位测量目录1水塔水位自动控制系统概述 (4)1.1综述 (4)1.1.1 水塔水位自动控制系统 (4)1.2水位测量的分类 (4)1.2.1 按照原理分类 (4)2 超声波水位检测原理 (6)2.1超声波的水位检测介绍 (6)2.1.1 超声波基本性质 (6)2.1.2 超声波的特性 (6)2.1.3 超声波的衰减 (7)2.1.4 超声波的折射率 (7)2.1.5 水位介质中的声速与温度的关系 (8)2.2超声波水位检测探头 (9)2.3超声波探头的压电效应 (9)2.4超声波水位检测的理论分析 (10)2.5超声波水位计的优缺点与可行性 (12)2.6超声波水位检测的主要任务 (12)3 超声波水位探测系统的硬件设计 (14)3.1系统总体设计思想 (14)3.2发射电路设计 (14)3.2.1 发射电路工作原理 (15)3.2.2 发射电路的组成 (15)3.3接收电路的设计 (17)3.3.1 接收电路的工作原理 (18)3.3.2 接收电路的组成 (18)3.4显示模块 (20)3.5独立式按键 (22)4 超声波水位探测系统的软件设计 (23)4.1软件设计思想 (23)4.2中断程序 (23)4.3显示程序 (24)4.4主程序 (26)4.5按键扫描 (29)结论 (31)附件 (32)1水塔水位自动控制系统概述1.1综述近年来,随着自动控制技术和工业迅猛发展,计算机、微电子、传感器等高新技术的应用和研究,水位仪表的研制得到了长足的发展,以适应越来越高的应用要求。

论文答辩-基于单片机水塔水位控制器的设计

论文答辩-基于单片机水塔水位控制器的设计

超声波接收电路
• 超声波接Leabharlann 头采用 与发射头配对的R, 先将超声波调制脉 冲转化为交变电压 信号,经运算放大 器放大后传送到音 频译码集成块 LM567CN的引脚3。 当输出端8脚由高电 平跃变为低电平时, 作为中断请求信号, 送至单片机处理。
报警电路
该系统采用的是声光报警,当系统 的液位超出或低于系统预先设定的 警戒水位时,蜂鸣器就会响铃同时相 应的发光二极管会发亮以提醒工作 人员注意并进行监控。该系统采用 了2只发光二极管分别代表超最高 警戒水位和超最低警戒水位,并用1 只蜂鸣器来进行报警。当液位高于 最高警戒水位时,P2.5为低电平, LED1发光;当液位低于最低警戒水 位时,P2.4为低电平,LED2发光; 当水位超最高警戒水位和超最低警 戒水位时,蜂鸣器都会响,系统自 动报警。
else {Warm = 1; } } else { Warm = 1; Motor1 = 0; Motor2 = 0; }
//其他情况 电机停止
报警模块
系统仿真
• 仿真部分我是用Proteus软件模拟仿真一座 25.5米的水塔,最高警戒水位为23米,最 低警戒水位为5米。
总 结
本次毕业设计,我通过咨询导师和到学校图书馆查阅相 关论文文献和参考书籍,熟悉了水塔水位控制器的工作 原理、特点、发展现状和趋势。经过对比各种方法的优 缺点和适用环境以及方案论证,我选用了超声波测量液 位法。硬件电路设计部分介绍了时钟电路、复位电路、 超声波发射接收电路等硬件电路的工作原理以及主控芯 片的选择和功能特性。系统软件采用的是模块化设计, 根据硬件电路写出各模块的流程图并用C语言编写了程 序。用Proteus软件进行了调试和仿真,系统模拟仿真的 结果表明:该控制器结构简单,准确度较高,且系统在 运行稳定性方面有较理想的结果,在现实应用中应该能 正常实现其作用。

基于单片机的水塔水位控制系统的设计与仿真毕业论文

基于单片机的水塔水位控制系统的设计与仿真毕业论文

目录绪论 (1)1 总体方案 (2)2 水位控制硬件设计 (3)2.1电路总体框架图 (3)2.2LED数码管显示 (3)2.3电机驱动及显示 (4)2.4水位检测电路 (5)2.5声光报警电路 (6)3 软件部分 (7)3.1程序框图 (7)4 PROTUSE仿真显示 (8)总结 (11)参考文献 (12)绪论当今社会,科技以迅雷不及掩耳之势的速度发展着,人民生活水平也在不断的提高。

自动水位控制将给人们生活带来巨大的方便。

由于单片机有极高的可靠性,微型性和智能性,单片机已经广泛应用于我们生活和学习中,我们可以在许多领域见到单片机的身影,,小到玩具家电行业,大到车载、舰船电子系统,遍及计量测试、工业过程控制、机械电子、办公自动化、工业机器人、军事和航空航天等领域都可以见到单片机的身影。

单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随即存储器RAM,只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、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。

中央处理器CPU是单片微型计算机指挥、执行中心,由它读程序并执行指令。

CPU 功能,是以不同方式来执行各种指令。

有的指令涉及到各个寄存器之间的关系;有的指令涉及到单片机核心电路内部各功能部件的关系;有的则与外部器件发生关系。

总的来说CPU是通过复杂的时序电路来完成不同的指令功能的。

对于本设计单片机结构简单实用性强,功能齐全,技术先进,使实现这设计不难实现。

同时,C语言是单片机的重要“组成”,如果能掌握好C语言编程,这将很大程度上提高了开发效率。

1 总体方案本设计基于电阻式传感器并以水槽水位为模型,鉴于单片机液位测量装置的测量准确、重复性能好、功耗低、使用寿命长等特点,所以该设计以单片机为基础的水槽水位控制系统。

在实际中,水位自动控制电路是通过水位传感器对水位进行采样,将采样信号的水位高度转换为0~5 V 的直流电压,再经过 A/D 转换[12]后,将转换所得的8 路并行数字量送入单片机进行处理来来驱动电机的启停等。

基于某单片机地水塔水位控制系统设计及仿真

基于某单片机地水塔水位控制系统设计及仿真

大学毕业论文基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真学院信息电子技术专业通信工程班级 12级2班学籍号姓名方鹏指导教师周经国佳木斯大学2016年6月10日摘要随着社会的进步,生产工艺和生产技术的发展,人们对液位检测提出了更高的要求。

由于新型电子技术、微电子技术和微型计算机被广泛的应用,单片机控制系统以其控制精度高,性能稳定可靠,设置操作方便,造价低等诸多特点,被应用到液位系统的控制中来。

单片微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。

本文介绍了以LM型液位传感器,A/D转换芯片ADC0809,以及AT89C51单片机作为主控元件的液位检测系统的设计方法。

通过软件和硬件的联合调试,实现了在一定围对水位的调节,动态显示出水位结果,实现报警,完全实现了任务书上的要求。

关键词:液位检测;A/D转换;LM型液位传感器;超限报警AbstractAs society advances, the development of production processes and production technologies,the detection of the level control system have a higher demand. New electronic technology of microelectronics technology and miniature computers is widely used. Single chip control system to set up operations with high control accuracy, reliable performance, convenient,low cost, is applied to the level contral.This article describes the LM-type liquid level sensor and A / D conversion chip ADC0809, and AT89C51 microcontroller as the main control component of the liquid level detection system design methods. This article respectively from the liquid level detection, A/D converter, Digital display, Limit alarm and several aspects of the hardware circuit have conduct a more detailed description. Then the A/D conversion process, Digital tube display program, Limit alarm procedures have a fairly detailed, and using a flow chart for further explanation.Through joint debugging of software and hardware, The basic realization of the regulation on the level within a certain range of liquid level regulation, Dynamically shows the level results, Achieve alarm, Entirely Achieve the requirements of the mission statement.Keywords: the liquid level detection, A/D converter, lm-type liquid level sensor, limit alarm目录摘要........................................................................ . (i)Abstract.................................................................. ....................................i i 第1章绪论........................................................................ .. (1)1.1液位检测系统的概况........................................................................ (1)1.2国外研究动态........................................................................ .. (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........................................................................ ........1 12.3.4液位传感器的接口电路设计 (13)2.3.5A T89C51与A D C0809的接口电路设计 (13)2.3.6报警电路设计........................................................................ ..............1 5 2.4硬件电路总结........................................................................ ............1 5 第3章软件设计........................................................................ .. (17)3.1A T89C51的I/O口应用 (17)3.1.1P0口的信号输入........................................................................ (17)3.1.2P1口的信号输入........................................................................ (17)3.1.3P2口的信号输入........................................................................ . (17)3.1.4P3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)3.2.2A/D转换的设计........................................................................ (20)3.2.3显示子程序的设计........................................................................ ...2 13.2.4报警子程序的设计........................................................................ ...2 4 3.3软件设计总结........................................................................ .............2 5 第4章联机调试........................................................................ .............2 6 4.1仿真电路调试........................................................................ .............2 6 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)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........................................................................ ......................2 5 致........................................................................ ...........................2 6参考文献........................................................................ . (27)附录1......................................................................... .. (28)附录2......................................................................... . (30)附录3......................................................................... .....................................3 1 附录4......................................................................... . (32)附录5......................................................................... . (33)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。

基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真讲诉

基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真讲诉

佳木斯大学毕业论文基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真学院信息电子技术专业通信工程班级12级2班学籍号12100640108姓名李方鹏指导教师周经国佳木斯大学2016年6月10日佳木斯大学学士学位论文摘要随着社会的进步,生产工艺和生产技术的发展,人们对液位检测提出了更高的要求。

由于新型电子技术、微电子技术和微型计算机被广泛的应用,单片机控制系统以其控制精度高,性能稳定可靠,设置操作方便,造价低等诸多特点,被应用到液位系统的控制中来。

单片微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。

本文介绍了以LM型液位传感器,A/D转换芯片ADC0809,以及AT89C51单片机作为主控元件的液位检测系统的设计方法。

通过软件和硬件的联合调试,实现了在一定范围内对水位的调节,动态显示出水位结果,实现报警,完全实现了任务书上的要求。

关键词:液位检测;A/D转换;LM型液位传感器;超限报警AbstractAs society advances, the development of production processes and production technologies,the detection of the level control system have a higher demand. New electronic technology of microelectronics technology and miniature computers is widely used. Single chip control system to set up operations with high control accuracy, reliable performance, convenient,low cost, is applied to the level contral.This article describes the LM-type liquid level sensor and A / D conversion chip ADC0809, and AT89C51 microcontroller as the main control component of the liquid level detection system design methods. This article respectively from the liquid level detection, A/D converter, Digital display, Limit alarm and several aspects of the hardware circuit have conduct a more detailed description. Then the A/D conversion process, Digital tube display program, Limit alarm procedures have a fairly detailed, and using a flow chart for further explanation.Through joint debugging of software and hardware, The basic realization of the regulation on the level within a certain range of liquid level regulation, Dynamically shows the level results, Achieve alarm, Entirely Achieve the requirements of the mission statement.Keywords:t he liquid level detection, A/D converter, lm-type liquid level sensor, limit alarm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)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)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。

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l 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,这里给出以Atmel公司的A T89C5l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、电机故障检测、处理和报警等功能,并在Pmteus 软件环境下实际仿真。

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。

2 水塔水位控制原理
单片机水塔水位控制原理如图l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。

3 电路设计
水塔水位控制系统主要由CPU(AT89C51)、水位检测接口电路、报警接口电路、存储器扩展接口电路、复位电路、时钟振荡等部分组成,如图2所示。

图3为系统硬件电路。

3.1 水位检测接口电路
为了便于实现水位检测功能,用一个两位的拨码开关模拟b、c端的状态(1、0),正电极接+5 V电源,每个负电极分别通过4.7 kQ的电阻(尺1,R2)接地。

将单片机的P1.0端口接开关1,P1.1端口接开关2。

假设被水淹没的负电极都为高电平,此时开关置1;露在水面的负电极都为低电平,开关此时置为0。

单片机通过负电极重复采集检测水位,当缺水时(此
时两个开关均置0),电机必须带动水泵抽水;若水位在正常范围内时,检测信号为高,低电平(此时开关1置1,开关2置0);当水位过高时,检测信号为高电平(此时开关l和2都置1),单片机检测到P1.0和P1.1为高电平后,立即停机。

3.2 报警接口电路
为了避免系统发生故障时,水位失去控制造成严重后果,在超出、低于警戒界水位时,报警信号直接从高、低警界水位电极获得。

单片机P1.7端口为启动电机命令输出端口,P1.7=0为低电平,经过非门后与电机的另一端接地导通,启动电机工作;P1.7=l为高电平,反之,电机停止工作。

电机故障报警由单片机控制,电机故障报警信号由P1.0和P1.1输人.当P1.5为高电平时蜂鸣器报警。

水位超过高警戒水位,单片机控制系统使电机停止转动,向水塔内供水工作也停止。

3.3 存储器扩展接口电路
为了便于系统扩展,存放大容量应用程序,系统设计扩展一片程序存储器,用于存放源程序代码。

74LS373用于锁存地址,单片机的P0.0~P0.7通过复用方式分别接锁存器74LS373的DO~D7和存储器2732的D0~D7端,地址锁存信号线ALE接锁存器的OE端,通过软件设置实现地址和数据信息的传输,锁存器的输出端OQ0~O7与存储器地址线A0~A7相连,剩余的3根地址线A8~A11接P2.0~P2.2.单片机选通引脚丽接存储器OE端,因只扩展一片存储器,片选端CE接地。

4 系统软件设计
当水塔水位处于上、下限之间时,P1.0=l,P1.1=0,此时无论电机是在带动水泵给水塔供水使水位不断上升.还是电机没有工作使水位不断下降,都应继续维持原有工作状态;当水位低于下限时,P1.0=0,P1.1=0,此时启动电机转动,带动水泵给水塔供水。

水位检测信号与输出控制操作关系如表1所列,图4为水塔水位控制程序流程。

5 实验仿真结果
根据所设计系统的软件流程图,编写相应的程序在Pro-teus软件环境下实际仿真,实验结果表明,该系统能成功实现了水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能,具有良好的检测控制功能,可移植性和扩展性强。

通过制作PCB板子,该系统已成功运用于某实验水冷却系统。

6 结语
该系统设计是基于在单片机嵌入式系统而设计的,充分利用单片机强大控制功能和方便通信接口,该检测控制系统在实验室某实验水冷却系统得到成功实践,实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能,提高了实验的自动控制能力。

进一步优化系统软硬件设计,可为实时实现远端控制,因此,该系统在农村水塔,城市水源检测控制等领域有着广阔的应用前景。

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