液位控制系统设计

《计算机控制技术》课程作业单片机水槽液位控制系统设计报告题目名称机电与质量技术工程学院学院专业班级学号姓名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：（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_shui>0){NEW_shui--;}}smg_show(); //显示水位if(temp){if(NEW_shui>30){led_A=0;}else if(NEW_shui<=30){led_A=1;}if(NEW_shui>60){led_B=0;}else if(NEW_shui<=60){led_B=1;TR0 = 1;//启动定时器 1开启 0关闭}if(NEW_shui>90){led_C=0;TR0 = 0;//启动定时器 1开启 0关闭}else if(NEW_shui<=90){led_C=1;}if(led_C==0 & led_B==1)led_error=0;}}}六：设计结果（包括程序、仿真图、仿真效果等）程序：#include <REGX51.H>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit led_A = P2^4; // A处水位sbit led_B = P2^5; // B处水位sbit led_C = P2^6; // C处水位sbit led_error = P2^7; // 水位异常sbit key_play = P1^5; // 开始按钮sbit key_stop = P1^6; // 停止按钮sbit key_jian = P1^7; // 退水按钮sbit wei1 = P2^0; //数码管位置1sbit wei2 = P2^1; //数码管位置2uint NEW_shui=0; //当前水位uchar T0_time=0; //定时器计时uchar smg_ying[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//数码管P0 0-9uchar temp=0; //开关标致/////////函数声明////////void T0_init_1(void); //定时器初始化void delay_ms(uint t); //延迟_毫秒void smg_show(void); //数码管显示/////////*********////////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_shui>0){NEW_shui--;}}smg_show(); //显示水位if(temp){if(NEW_shui>30){led_A=0;else if(NEW_shui<=30){led_A=1;}if(NEW_shui>60){led_B=0;}else if(NEW_shui<=60){led_B=1;TR0 = 1;//启动定时器 1开启 0关闭}if(NEW_shui>90){led_C=0;TR0 = 0;//启动定时器 1开启 0关闭}else if(NEW_shui<=90)led_C=1;}if(led_C==0 & led_B==1)led_error=0;}}}/******************函数：T0_init_1功能：定时器初始化*******************/void T0_init_1(void){////定时器配置////TMOD = 0x01;TL0 = 0xb0; //预置数：低八位TH0 = 0x3c; //预置数：高八位TR0 = 0;//启动定时器 1开启 0关闭TF0 = 0 ;//溢出标志位置1则（总数+1）IT0 = 1 ;//下降沿触发////开启中断服务////EA = 1;//开启总中断ET0 = 1;//开启计时器中断}/******************函数：T0_stop_1功能：定时器中断服务*******************/void T0_stop_1(void) interrupt 1 {TL0 = 0xb0;//预置数：低八位TH0 = 0x3c;//预置数：高八位//////中断功能////////T0_time++;TF0 = 0 ;}void delay_ms(uint t){int i;for(; t>0; t--){for(i=0; i<118; i++);}}/******************函数：smg_show功能：显示数码管I/O口：阳管 - - 1：灭 0：亮*******************/void smg_show(void){if(T0_time>=10) //{NEW_shui++;T0_time=0;if(NEW_shui>99) //{NEW_shui=0;}}wei1=0;P0=smg_ying[NEW_shui/10];delay_ms(10);wei1=1;P0=0xff;wei2=0;P0=smg_ying[NEW_shui%10];delay_ms(10);wei2=1;P0=0xff;}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等需要水位自动控制的场合。

该基于单片机的水位自动控制系统是供水系统稳定的可靠保证，在提高经济效益，减少工作人员劳动强度方面起到了较大的作用，能使需要该系统的自动化水平提高具有一定的社会和经济意义。