基于单片机的液位控制器课程设计(B5)
基于单片机的液位控制系统设计
基于单片机的液位控制系统设计2007届本科过程控制系统课程设计基于单片机的液位控制系统设计姓名：系别：自动化系专业：自动化学号：指导教师：2010年12月目录1 概述................................................................. 12 设计的基本任务和要求 ................................................. 2 2.1 基本功能 .......................................................... 2 2.2 系统硬件总体方案.................................................. 2 2.3 系统软件总体方案 .................................................. 2 3 控制系统方案设计 .....................................................3 3.1 系统总方案设计................................................... 3 3.2 硬件............................................................. 4 3.2.1 核心芯片8051单片机........................................... 4 3.2.2 液位传感器设计 (5)3.2.3光电式传感器的基本特性 ......................................... 6 3.2.4 ADC0809A/D转换器 .............................................. 9 3.2.5 键盘及显示接口 .. (10)3.2.6 自动报警电路................................................. 11 3.3 系统软件的设计 ................................................... 12 3.3.1软件设计流程图 ................................................12 3.3.2 水位检测的主程序............................................. 13 4 设计体会............................................................. 16 参考文献 (17)基于单片机的液位控制系统1 概述液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。
基于单片机的液位控制系统的设计方案
基于单片机的液位控制系统的设计方案第1章绪论1.1 课题背景与研究意义在工农业生产中，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。
低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）得到广泛的应用，作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷；在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学与科学研究中，也经常碰到需要进行液位控制的实验装置。
1.2 国内外研究现状及发展液位测量的方法比较多，依据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类型。
●接触式测量法接触式测量法是指测量用传感器直接与容器内存储液体相接触，从而获得测量参数的方法。
1.人工检尺法人工检尺法可用于测量油罐液位，其历史十分悠久。
它利用浸入式刻度钢皮尺测量液位，这种方法具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点，但人为读数误差大、无法实现自动检测和操作。
2.电参数测量法常见的有电阻法、光电法、测重法、电容法、浮标法及声光电的反射回波法等。
无论怎样，这些方法的关键是利用液位传感器将液位的相对位移量转换成为电压、电流、阻抗等便于进行电处理的物理量。
限于篇幅，下面仅简单介绍电容测量法的基本原理。
本方法所使用的电容通常由两块圆柱形极板或一个探极与罐壁构成。
当液位不同时，电容器的介电常数就不同，故电容量也不同。
在此基础上可以把电容量转化为电压、相移、频率、脉宽等物理量，再进行测量。
电容式液位测量装置通常结构简单、灵敏度高、稳定性好、动态响应快，适合于恶劣的工作环境，生产成本也不高；但电容液位测量器需要考虑温度补偿，且介质的成分、水分、温度、密度等不确定变化因素直接影响测量结果的准确性，另外检测电路比较复杂，尤其是检测微小电容量的变化。
●非接触式测量法非接触式测量法包括超声波法、调制型光学法、微波法等。
其特点是测量手段并不采用浮子之类的固态物，而是利用声、光、射线、磁场等的能量。
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。
基于单片机的液位控制系统的设计
液位检测流程图
结束语
The Design of Liquid Level Control System Based on MCU
本课题依据现代工业的发展需求， 进行液位值调控系统的设计。部分 设计并未添加到系统，依据生产要 求内部看门狗电路可以增加、预报 警电路、或者采用单芯片的监督， 用来防止单片机进入死循环。 对于一些调控性能要求甚高的系统， 可以在系统中应用控制算法进行调 控，用来进一步增强系统的调控性 能以达到工业需求。
பைடு நூலகம்
液位硬件控制系统
该框图简述了调控模型由待 测液位的数值获取，到液位 值数模转换并传递给数据存
储元件（存储并利用提高单
片机运作效率），信号转换 处理再传递给单片机直至显 示是否报警，电机是否需要 其中通讯单元的出现能够达
总体硬件模块图
运作，同时屏幕显示液位值， 到与主机系统通信的目的。
按键电路
键盘能实现向单片机系统输入数据、 发送命令等功能。考虑到本设计实 际需要的按键较少，故采用独立式 键盘接口电路。它是将每个独立按 键按一对一的方式直接接到单片机 的I/O口上。 在程序查询方式下，通过I/O端口读 入按键状态， 当按键按下：相应I/O端口变为低电 平 未被按下按键：上拉电阻作用下为 高电平 通过读I/O口的状态判断是否有按键 按下。S2~S5便是控制显示用的按 键。其作用就是通过按动它们实现 对高低警戒液位的设置。S3、S4分 别实现数字的增一与减一，S2、S5 则作为高低警戒液位的模式选择和 确认键。
基于单片机的液位控制系统的设计
指导教师：李向军 学生名称：郭亮
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研究目的与意义 液位控制系统的应用领域
C
目录
ONTENTS
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基于单片机的液位控制系统设计
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。
基于单片机的液位控制器的设计毕业设计论文
毕业设计（论文）题目基于单片机的液位控制器的设计基于单片机的液位控制器的设计摘要：在日常生活中的很多地方需要液位控制，一个性能良好的液位控制系统可以给生活带来很多方便，设计出一个优良的液位控制系统具有极其重要的意义。
该系统以STC89C52单片机作为核心控制器实现具有液位检测、显示、控制和报警功能的家庭水箱液位控制器。
系统采用MPS20N0020D-S型液压传感器检测液位，用三个按键来实现水位设定，用五个7段LED数码管来完成显示部分，用PWM方法控制水流速度。
软件部分使用C语言作程序开发，易于编写和升级维护，使得作品性能更优良。
本设计采用单片机作中央处理单元，易于实现水箱液位的控制，而且有造价低、程序易于调试、一部分出现故障不会影响其他部分的工作、维修方便等优点。
具有非常高的使用价值和良好的市场前景。
关键词：STC89C52单片机；液位控制；显示；报警；PWM方法\The design of water level controller based on single chipmicrocomputerAbstract：A water level control system is in need in many aspect of our daily life. Lots of convenience will be brought to life by an excellent water level control system, and it makes a significant sense to design an excellent water level control system.The household water tank control system is based on the STC89C52 MCU and includes the functions of water level detection , control and exception alarm. This system contains five parts as follow: the detection of water level, the user operating keys, the control of water level, status display and exception alarm. The hydraulic pressure sensor is used for water level detection. Three keys can meet the operating need and five 7-segment LED display device are used for status display. The speed of water in and out can be controlled by PWM method. The C programming language is used in this software development, which is good for programming and software update. It contributes much to an excellent work.The use of MCU makes the control more easily. What is more, low cost , reliable, easily for device programming and convenienced for fixing are the advantages of this system. It’s very useful and has a promising market value.key words: STC89C52 MCU, water level control, status display, alarm, PWM method目录摘要 (Ⅰ)目录 (Ⅲ)1引言 (1)1.1课题研究意义及国内外研究状况 (1)1.2主要研究内容 (2)1.3方案论证 (2)1.4总体设计 (4)1.5本章小结 (4)2系统硬件设计 (5)2.1单片机最小系统 (5)2.1.1 STC89C52单片机功能简介 (5)2.1.2晶振电路 (8)2.1.3复位电路 (8)2.2水位检测电路设计 (8)2.2.1信号采集电路设计 (9)2.2.2信号调理电路设计 (10)2.2.3接口电路设计 (13)2.3人机接口电路设计 (16)2.3.1数码管显示电路设计 (16)2.3.2键盘电路设计 (18)2.4执行单元电路设计 (19)2.4.1TIP122达林顿管 (19)2.4.2水阀驱动电路的设计 (19)2.5电源电路设计 (20)2.6本章小结 (20)3系统软件设计 (21)3.1系统软件编译开发环境 (21)3.2主程序流程图 (21)3.3初始化子程序设计 (22)3.4显示子程序 (23)3.5A/D数据采集子程序 (24)3.6液位超限、水阀异常报警子程序 (25)3.7按键检测子程序 (27)3.8水阀开度控制方法的设计与编程 (27)3.8.1水阀电感线圈电流与PWM 波占空比的关系 (27)3.8.2PWM脉冲输出的程序设计 (29)3.9本章小结 (30)4 系统仿真及调试 (31)4.1系统仿真及分析 (31)4.2实物软、硬件调试及分析 (32)4.3本章小结 (34)总结 (35)参考文献 (36)致谢 (37)附录一电路原理图 (1)附录二 PCB布线图 (2)附录三实物图 (3)附录四系统程序代码 (4)XXX大学本科生毕业设计（论文）1引言1.1课题研究意义及国内外研究状况在日常生活中，存在很多需进行液位控制的地方。
毕业设计：基于单片机的水位控制系统
6、利用protel进行原理图绘制并利用Proteus进行仿真
2 系统设计方案 2.1 系统设计方案比较
容器要保证能承受其载荷在发电厂、炼钢厂中保持正常的锅炉汽包水位、除氧
器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等是设备安全运行的保证在
教学与科学研究中也经常碰到需要进行液位控制的实验装置。
12 国内外研究现状及发展
液位测量的方法比较多依据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类
6工作温度范围为-4085摄氏度
7低功耗约15mW。
2、内部结构和外部引脚
ADC0809的内部结构和外部引脚分别如下两图所示。内部各部分的作用和工作
原理在内部结构图中已一目了然在此就不再赘述下面仅对各引脚定义分述如下
1IN0IN7——8路模拟输入通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选
1 绪论 单片机应用发展迅速而广泛。在过程控制中单片机既可作为主计算机
又可作为分布式计算机控制系统中的前端机完成模拟量的采集和开关量的
输入、处理和控制计算然后输出控制信号。单片机广泛用于仪器仪表中
与不同类型的传感器相结合实现诸如电压、功率、频率、湿度、流量、速
度、厚度、压力、温度等物理量的测量在家用电器设备中单片机已广泛
型。
●接触式测量法
接触式测量法是指测量用传感器直接与容器内存储液体相接触从而获得测量
参数的方法。 本方法所使用的电容通常由两块圆柱形极板或一个探极与罐壁构成。当液位不
同时电容器的介电常数就不同故电容量也不同。在此基础上可以把电容量转化
为电压、相移、频率、脉宽等物理量再进行测量。
毕业设计(论文)-基于单片机的超声波液位控制器设计
基于单片机的超声波液位控制器设计摘要课题针对液位检测的实际问题,开发了一种基于单片机的超声波液位检测仪.深入讨论了用超声波作为信号源进行液位检测的可行性及优越性，产生误差的各种原因，提出了相应的解决办法。
超声波液位检测仪以单片机 AT89C51 单片机最小系统为核心，利用超声波作为检测信号的手段，对液位进行检测和数据处理，减少了测量过程中的人工干预，方便了工作人员对液位检测的实时监控。
该系统硬件电路设计包含了超声波发射电路、接收电路、温度测量电路和液晶显示电路。
软件设计中，采用模块化程序设计思想，将软件主要分为超声波驱动与数据处理模块、功能模块两大模块。
对软件的这种“自顶向下”的模块化软件编程方法能使软件的结构清晰，有利于软件的调试和修改。
在设计中，由于需要测量的距离范围从几米到十几米，针对超声波振幅在传播时呈指数衰减的特性，最大限度地提高驱动能力，对回波进行多级放大，达到了设计要求。
由于测量精度要求很高，系统进行了温度补偿设计。
实验结果表明该设计方法可以提高超声波液位检测仪的测量精度并且硬件开销不大。
目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1 超声波液位仪的研究背景与内容 (1)1.1.2 超声波液位仪的现状 (1)1.2 论文研究内容 (2)1.2.1 研究内容 (2)1.2.2 论文的章节安排 (3)第二章超声波的液位测量原理 (5)2.1 超声液位仪理论基础 (5)2.1.1 超声波介绍 (5)2.1.2 超声波探头的结构和原理 (5)2.1.3 T/R40-16 超声波探头 (7)2.1.4 传感器的指向角Θ (8)2.2 超声波液位仪工作原理 (9)2.2.1 超声波液位仪工作原理 (9)2.2.2 测量盲区 (10)2.3 本章小结 (11)第三章硬件总体设计 (12)3.1 超声液位仪总体设计 (12)3.2 单片机电路 (14)3.2.1 复位电路设计 (15)3.2.2 电源电路设计 (16)3.2.3 时钟振荡器 (17)3.3 发射电路 (18)3.4 接收电路 (19)3.5 液晶显示电路 (20)3.6 温度测量电路 (21)3.7 串行通信口电路 (23)3.8 本章小结 (25)第四章系统软件设计 (26)4.1 软件总体设计 (26)4.1.1 软件设计流程图 (26)4.1.2 主程序结构流程图 (27)4.1.3 回波接收流程图 (29)4.1.4 中断程序流程图 (29)4.1.5 串行口通信流程图 (30)4.1.6 DS18B20 流程图 (31)4.2 软件程序调试 (33)4.2.1 复位电路程序调试 (33)4.2.2 发送和接收超声波程序调试 (34)4.2.3 显示程序调试 (35)4.2.4 温度传感器程序调试 (36)4.2.5 通讯子程序调试 (38)4.3 本章小结 (39)第五章液位测量精度的提高和误差分析 (40)5.1 提高液位测量精度的主要方法 (40)5.1.1 温度测量 (40)5.1.2 算术平均滤波 (45)5.2 误差分析 (47)5.3 本章小结 (48)总结 (49)第一章绪论1.1 课题背景1.1.1 超声波液位仪的研究背景与内容超声波液位仪作为一种典型的非接触测量仪器，在很多场合有广泛的应用，诸如工业自动控制，建筑工程测量和水面高度测量等方面。
(完整word版)基于单片机液位控制的设计
单片机原理与应用课程设计报告题目：基于单片机的液位控制器设计学院： xxxxxxxxxxxxxxxxxx 班级： xxxxxxxxxxxx 学号： xxxxxx 姓名： xxx 联系方式： xxxxxxxx 指导教师： xxxxxxxxxx 报告成绩：xx年xx月xx日目录1 绪论 (5)2 系统总体设计 (6)2.1设计思路 (6)2.2 系统框图 (6)2.3 设计原理分析 (7)2.4 电路工作原理................................................................................................错误!未定义书签。
3 系统硬件设计 (9)3.1 驱动电路设计 (9)3.2 报警电路设计 (9)3.3液位指示电路设计............................. 错误!未定义书签。
3.4压力自动控制模拟和手动操作控制电路设计 ..... 错误!未定义书签。
3.5晶振电路..................................... 错误!未定义书签。
3.6 复位电路 (14)4 系统软件设计 (15)4.1 软件设计说明 (15)4.2主程序流程图 (15)4.3液位控制程序流程图 (15)5 设计的结果 (18)6 总结............................................. 错误!未定义书签。
附录................................................ 错误!未定义书签。
摘要该设计是由单片机AT89C51控制的锅炉水位控制器，它主要有硬件和软件部分共同完成控制系统功能。
其中硬件部分主要由水位检测电路、驱动电路、夜位指示电路以及压力自动控制模拟和手动控制等部分组成；软件部分主要由汇编语言所编写的程序组成。
基于单片机的液位控制系统(本科毕业设计)
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。
基于单片机的水位控制器设计
分数：评语：专业综合实验报告(Part Ⅰ)题目：基于单片机的水位控制器设计学生姓名：学号：指导教师：二○一六年一月目录1 绪论 (1)1.1 实验课题来源与背景 (1)1.1.1 课题来源 (1)1.1.2 课题背景 (1)1.2 实验内容 (1)1.3 实验目的和要求 (2)1.3.1 实验目的 (2)1.3.2 基本要求 (2)1.4 实验所需相关知识 (2)1.4.1 水箱水位自动控制系统 (2)1.4.2 AT89C51单片机（控制器） (3)2 系统设计流程 (4)2.1 设计内容及要求 (4)2.2 系统设计方案流程图 (4)2.3 Proteus生成PCB具体操作流程 (5)3 原理图设计 (5)3.1 Proteus概述 (5)3.2 电路原理图所用元器件介绍 (7)3.2.1 水位检测传感器 (7)3.2.2 复位电路的设计 (7)3.2.3 光报警电路的设计 (8)3.2.4 泵的简介及泵的相关参数 (8)4 设计原理和电路图 (9)4.1 设计原理 (9)4.1.1水位控制原理 (9)4.1.2 系统结构图 (10)4.1.3 控制方案说明 (10)4.1.4 元件清单 (11)4.1.5 电路原理图 (11)4.2 PCB 板图 (11)5 实验总结 (11)附录Ⅰ：实验电路原理图 (13)附录Ⅱ：PCB图 (14)附录三：三维视图 (15)1 绪论1.1 实验课题来源与背景1.1.1 课题来源在武汉大学动力与机械学院自动化系本科生的教学课程中，安排学生学习了《自动控制理论》、《智能化仪器仪表原理与应用》等课程，学生已初步掌握了单片机的基本原理以及水位控制的系统。
在此基础上，为增强学生的自主动手操作与实际解决问题的能力，将学到的知识与实践相结合，故将学生专业综合实验课题定为“基于单片机的水位控制器设计”。
1.1.2 课题背景在生产领域中，实现水位自动检测和控制是工业过程控制的一项关键技术，对于提高工业过程控制的自动化水平有着重要的意义。
基于单片机超声波液位控制器设计
基于单片机超声波液位控制器设计摘要为了能够有效的减少人工在农业生产工作当中，对液体的液位高度控制工作上的消耗，从而设计出基于单片机的超声波液位高度自动控制器，该机器是利用超声波的方式，结合单片机的功能，对液体水位进行监测。
该机器可以将监测得出的结果通过传感器进行实时的传送，再利用单片机的分析功能进行数据分析，之后将单片机得出的数据分析结果进行处理，最后得到一个是否需要启动电机的指令，再将指令传输到电机控制系统当中，这一环节就可以做到对液体水面位置进行智能控制与监测的工作，可以有效地减少人工对液位进行控制的工作量。
关键字：单片机；超声波；液位控制器；前言伴随着国家的发展社会的进步，电子科技也在不断地开发，电子设备不断地被利用到各行各业的生产活动当中，同时对于液位检测工作也可以使用相关的控制器，让检测工作能够自动与智能，并且更加精确。
因此，本文提出结合单片机利用超声波做出可以自动对液面进行检测与控制的机器，本机器由于超声波的优势可以对测距精度要求较高、被测介质较为复杂的液体进行检测。
并且在农业生产活动当中，对于液体的液位检测工作是必不可少的，人工可以对一些没有危险的液体进行检测，但是若是需要对一些特殊的而液体液位进行检测就需要该机器进行辅助的工作。
本机器可以代替直接接触式的传感器对液位进行检测，而本篇文章将以水资源为例，进行对基于单片机超声波液位控制器的设计进行简要阐述。
一、该设计的项目背景随着我国综合实力的提升，社会经济高速发展，人口数量也在不断的增加，因此我国对于环境的需求也在日益提升，因此人们应该加大对水资源的环保意识，在日常生活当中节约用水。
但是对于日常生活以及工业方面，对于水位的控制也是一项重要的工作。
在人们生活当中，水占着关键的影响地位，若是突然停水，一定会影响到人们的日常生活以及生产活动，对其带来许多困扰，若是某个地区长时间的缺水，带来的负面影响会更大，严重到会影响到生态环境的稳定性，造成一些无法挽回的损失。
基于单片机的液位控制器课程设计(B5)
电子信息工程专业课程设计任务书题目：水位自动控制设计目录一、总体设计方案 (2)1.1 设计功能及要求 (2)1.2 设计方案 (6)二、硬件设计 (10)2.1 液位检测电路 (10)2.2 单片机最小系统 (11)2.3 LED显示电路 (11)2.4 按键电路 (12)2.5 报警电路 (13)三、软件设计 (15)3.1 主程序设计 (15)3.2 子程序设计 (17)四、结论 (20)五、设计体会 (21)参考文献 (22)一、总体设计方案本设计从分析水塔水位报警器的原理和设计方法入手，主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计,实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。
本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。
同时对各个部分进行了详细的论述，并给出了主要的流程图和软件设计程序。
1.1 设计功能及要求1、利用单片机和传感器构建一套完整的水位自动控制系统。
功能：1、当水位低于最低点时，电路能自动加水。
2、当高于最高点时，电路能自动停水。
3、该电路的直流电源自行设计。
（可采用W78××系列）要求既能实现水位自动控制，又能显示实际水位，便于用户监视。
在水塔中经常要根据水面的高低进行水位的自动控制，同时进行水位压力的检测和控制。
本液位器具有水位检测、报警、自动上水和排水（上水用电机正转模拟，下水用电机反转模拟）、压力检测功能。
2、该系统以89S52单片机为水塔水位控制系统的核心，用传感器采集水压模拟信号，然后将模拟信号送入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，要求报警，断开继电器，控制水泵停止上水；检测值若低于下限设定值，要求报警，开启继电器，控制水泵开始上水。
基于单片机的液位控制器的设计
课题背景与研究意义
单片机控制的智能型控制器可应用于高层 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。 进行液位控制的方式有很多。简单的机械 控制：结构简单成本低，但精度不高，不 能进行数值显示。
本次设计的目的
此次系统设计的模型为水箱供水，利用单 片机为控制核心，设计一个对液位进行监 控的系统，要求实时检测液位高度，并与 预设值作比较，由单片机控制继电器的开 断进行液位的调整，最终达到液位的预设 值。现场实时显示检测值。
调控模块
此调控电路设计了三个按键分别与单片机 的P32、P31、P30端口连接。
LCD1602液晶显示器
继电器电路设计
报警装置
蜂鸣器电路
系统仿真图
系统仿真图
系统仿真图
仿真结果分析
实际水位 测量水位 蜂鸣器 LED灯 水泵
5.1 8.3 13.5
5 8 14
响 不响 不响
亮 暗 暗
工作 停止 停止
上限14，下限7（cm）。实物图ຫໍສະໝຸດ 系统结构图硬件部分介绍
STC89C52：功耗低，开发性、控制功能强大 压力传感器 ADC0832 调控模块：按键和红外遥控 LCD1602 水泵 报警模块
单片机最小系统电路设计
ADC0832模块
压力传感器及采集原理图
调控模块
红外接收头 （VS1838B） 红外模块原理图
基于单片机实现的液位控制器设计
基于单片机实现的液位控制器设计姓名：陈红钊学号：0901*******摘要本文介绍一种基于单片机实现的液位控制器的设计方法，该控制器以单片机为核心，设计出了PID控制系统，并通过外围硬件电路来达到实现控制的目的。
可根据需要设定液位控制高度，同时具备报警、高度显示等功能，由于增加了气体压力传感器，使其具有与液面不接触的特点，可用于有毒、腐蚀性液体液位的控制，具有较高的研究价值。
该控制器不仅可用于学校进行教学研究，还可用于生产实际，是目前比较缺少的一种产品。
关键词：传感器；A／D转换；PID控制器；外围硬件电路一．引言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应用于电子产品中，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、解决问题和综合应用所学知识的潜能。
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应用。
通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。
工业液体的液位控制系统是工业生产中比较典型的控制应用之一,许多控制系统的模型与此类似。
以往在该领域比较成熟的控制算法是PID算法。
由于过程控制系统执行机构的复杂性、变量间的关联性和非线性等原因,找到一组适合整个系统大范围控制的合适的PID 参数相当困难,这对要求控制范围宽、响应快且连续可调系统就显得力不从心了。
另外液位控制对象一般具有纯滞后、大惯性,因此液位变化缓慢,系统一般呈非线性[2]。
用常规PID控制器来控制时,其效果不理想,系统响应的调节时间较长。
模糊控制与PID控制相结合则显示了巨大的优越性。
模糊PID控制器既具有模糊控制灵活且适应性强的优点,又具有常规PID 控制精度高的特点,在工业控制中得到广泛应用。
二. 系统设计方案比较说明对于液位进行控制的方式有很多，而应用较多的主要有2种，一种是简单的机械式控制装置控制，一种是复杂的控制器控制方式。
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电子信息工程专业课程设计任务书题目：水位自动控制设计目录一、总体设计方案 (2)1.1 设计功能及要求 (2)1.2 设计方案 (6)二、硬件设计 (10)2.1 液位检测电路 (10)2.2 单片机最小系统 (11)2.3 LED显示电路 (11)2.4 按键电路 (12)2.5 报警电路 (13)三、软件设计 (15)3.1 主程序设计 (15)3.2 子程序设计 (17)四、结论 (20)五、设计体会 (21)参考文献 (22)一、总体设计方案本设计从分析水塔水位报警器的原理和设计方法入手，主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计,实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。
本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。
同时对各个部分进行了详细的论述，并给出了主要的流程图和软件设计程序。
1.1 设计功能及要求1、利用单片机和传感器构建一套完整的水位自动控制系统。
功能：1、当水位低于最低点时，电路能自动加水。
2、当高于最高点时，电路能自动停水。
3、该电路的直流电源自行设计。
（可采用W78××系列）要求既能实现水位自动控制，又能显示实际水位，便于用户监视。
在水塔中经常要根据水面的高低进行水位的自动控制，同时进行水位压力的检测和控制。
本液位器具有水位检测、报警、自动上水和排水（上水用电机正转模拟，下水用电机反转模拟）、压力检测功能。
2、该系统以89S52单片机为水塔水位控制系统的核心，用传感器采集水压模拟信号，然后将模拟信号送入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，要求报警，断开继电器，控制水泵停止上水；检测值若低于下限设定值，要求报警，开启继电器，控制水泵开始上水。
现场实时显示测量值，从而实现对水箱液位的监控。
如此重复“测量、比较、开启”这三步，直至实测水位与标定水位的偏差落入给定的精度范围之内。
落入给定精度范围之后，将两个水泵同时关停。
电路焊接好后，接通电源，改变液位使检测点变化，当液位在A点以下时红灯连续亮并且发出频率较高的报警声，显示00，电机正转；当A≤液位<B时，显示0A，电机正转；当B≤液位<C 时，显示0B，电机不转；液位在C点及以上时，绿灯连续亮并且发出报警声，显示0C，电机反转。
3、控制系统中标定水位用键盘输入，用十进制数码显示。
本液位器具有水位检测、报警、自动上水和排水、压力检测功能。
该控制器主要由89S52单片机，0809A/D转换器，A、B、C三点水位检测电路，压力检测电路、数码显示电路、键盘和电源电路组成。
4、可根据需要设定液位控制高度，同时具备报警、高度显示等功能，液位自动控制系统工作流程如下：将压力传感器传送来的电流信号经过前级放大和A/D转换进入单片机，经单片机计算处理(与用户的设定值作比较)。
将输出数字量进行D／A转换送给电动执行机构。
5、基于单片机的水位自动控制系统的软件设计本论文是以单片机为核心设计水塔水位控制系统，包括硬件电路的设计和控制系统程序的设计。
通过此系统使水塔水位保持在要求的高度1.2 设计方案1.2.1硬件设计方案（1）基于单片机的通用水位自动控制系统的硬件设计系统硬件部分的设计采用模块化的设计方法，根据功能的不同，把系统划分为如下模块(图2)。
图2 系统模块图（1）硬件设计液位控制器的硬件主要包括由单片机、传感器(带变送器)、键盘电路、数码显示电路、A／D转换器和输出控制电路等。
工作原理：基于单片机实现的液位控制器是以AT89C51芯片为核心，由键盘、数码显示、A／D转换、传感器，电源和控制部分等组成。
工作过程如下：水箱(水塔)液位发生变化时，引起连接在水箱(水塔)底部的压力传感器，压力传感器的压力受到水的压力，即把变化量转化成电压信号；该信号经过运算放大电路放大后变成幅度为0～5 V标准信号，送入A／D转换器，A／D转换器把模拟信号变成数字信号量，由单片机进行实时数据采集，并进行处理，根据设定要求控制输出，同时数码管显示液位高度。
通过键盘设置液位高、低和限定值以及强制报警值。
该系统控制器特点是直观地显示水位高度，可任意控制水位高度。
1.2.2软件设计方案（1）设计框图（2）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，要求报警，断开继电器，控制水泵停止上水；检测值若低于下限设定值，要求报警，开启继电器，控制水泵开始上水。
现场实时显示测量值，从而实现对水箱液位的监控。
二、硬件设计2.1 液位检测电路2.2 单片机最小系统2.3 LED显示电路2.4 按键电路2.5 报警电路2.6 电源电路我们组做的是按键电路、报警电路和电源电路PCB板图如下三、软件设计3.1 主程序设计系统主程序设计：ORG 0000HAJMP MAINORG 0060HMAIN: MOV P1, #FFH ；P1 P3口初始化置1MOV P3，#FFHJNB P1.3 ，AUT ；若手动在自动位置，跳到自动模式子程序AJMP MEN ；否则转到手动模式子程序END自动模式子程序设计AUT：NOP ；空命令JNB P1.2 , LG ；水位高—LGJB P1.1 LD ，；水位没低---LDCLR P3.1 ；水位低报警JB P1.0, LDD ；水位未低低---LDDCLR P3.0 ；水位低低报警JNB 3.1 P1.6, Y1 ；M1已启动—Y1CLR P1.4 ；否则启动M1Y1: JNB P1.7 ,Y2 ；M2已启动---Y2CLR P1.5 ；否则启动M2Y2: ACALL DELAY ；延时1分钟AJMP AUT ；返回自动模式LDD: JNB P1.6 ,Y3 ；单独运行M1（LDD〈水位〈LD）CLR P1.4Y3: JB P1.7 Y2SETB P1.5AJMP Y2LG: CLR P3.2 ；水位高报警LD: AJMP MAIN ；返回主程序手动模式子程序设计MEN：NOPJNB P1.1 , MAIN ；水位高返回主程序ACALL KEYCJNE A ,#FOH,NN ；有无键合AJMP MENNN: JNB ACC.4 ,HM1JNB ACC.5, HM2JNB ACC.6 ,DM1JNB ACC.7 ,DM2AJMP MENHM1: JNB P1.6 ,MENCLR P1.4AJMP MENHM2: JNB P1.7, MENCLR P1.5AJMP MENDM1: JB P1.6, MENSETB P1.4AJMP MENDM2: JB P1.7, MENSETB P1.5AJMP MENRET3.2 子程序设计3.2.1 键盘子程序设计有无键合子程序：KEY：ACALL KS1 ；有无闭合JNZ LK1ACALL TIMAJMP KEY ；无键闭合返回LK1：ACALL TIMACALL TIMACALL KS1JNZ LK2延时1S主程序:T1M1: MOV R1, #F0HL4: MOV R2, #08HL1: MOV R3, #FAHL2: MOV R4, #FAHL1: DJNZ R4, L1DJNZ R3, L2DJNZ R2, L3DJNZ R1, L4RET3.2.2A/D转换子程序设计A/D模数转换程序入口参数：30H---33H;出口参数：BAI，SHI，GECHANGECLRF BAICLRF SHICLRF GE;先清除结果寄存器MOV FW 31H;ADD WF 30H,1MOV FW 32HADD WF 30H,1MOV FW 33HADD WF 30H,1RRF 30H,1RRF 30H,0MOV WF TEMPMOV LW 64H ;减100，结果保留在W中SUB WF TEMP,0BTFSS TATUS,C ;判断是否大于100 GOTO SHI_V AL ;否，转求十位结果MOVWF TEMP ;是，差送回TEMP 中INC F BAI,1 ;百位加1GOTO $-6 ;返回继续求百位的值SHI_V ALMOV LW 0AH ;减10，结果保留在W中SUBWF TEMP,0BTFSS STATUS,C ;判断是否大于10GOTO GE_V AL ;否，转去判断个位结果MOVWF TEMP ;是，差送回TEMP中INCF SHI,1 ;十位值加1GOTO $-6 ;转会继续求十位的值GE_V ALMOVFW TEMPMOVWF GE ;个位的值RETURN显示程序入口参数：BAI，SHI，GE出口参数：无DISPLAYMOV FW BAI ;显示百位CALL TABLEMOVWF PORTDBCF PORTA,3CALL DELAYCALL DELAYBSF PORTA,3MOVFW SHI ;显示十位CALL TABLEMOVWF PORTDBCF PORTA,4CALL DELAYCALL DELAYBSF PORTA,4MOVFW GE ;显示个位CALL TABLEMOVWF PORTDBCF PORTA,5CALL DELAYCALL DELAYBSF PORTA,5RETURN四、结论该自动系统才用自带存储空间的8051单片机芯片，造型袖珍，线路简单，运行效率高。
与外部的联系小，减少了外部干扰对系统的运行影响，具有很好的稳定性。
在内部干扰中，由于所有运算都有单片机芯片内部自己完成，减少了数据传输损耗的可能性，对数据的运算传输可靠性高。
五、设计体会在做这次课程设计的过程中，为了让自己的设计更加完善，我感触最深的当属查阅大量的设计资料。
其次，在这次课程设计中，我们运用了以前学过的专业课知识，如：proteus仿真、C语言、模拟和数字电路知识等。
虽然过去我从未独立应用过他们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。
最后，要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，这样为资料的保留和交流提供了方便；在设计中遇到的问题要记录，以免下次遇到同样的问题。