片单机课程设计水位自动控制_本科毕设论文.doc

洛阳理工学院 1 1.1 设计背景 1 1.2 指标要求 1 第二章 总体方案设计与选择 3 2.1 硬件框图 3 2.2 单片机选型 3 第三章 硬件设计 4 3.1 最小系统设计 4 3.1.1 时钟电路 4 3.1.2 复位电路 4 3.1.3 电源电路 5 3.2 输入部分设计 5 3.2.1 信号采集 5 3.2.2 信号转换 5 3.3 输出控制电路部分设计 7 3.4 报警电路设计 7 第四章 软件设计 7 4.1 设计思想 8 4.2 程序流程图 8 4.3 程序设计 9 第五章 调试与仿真 11 5.1 Proteus硬件仿真 11 总结 12 参考文献 13 附录 14 第一章 概述 1.1 设计背景 随着我国经济水平和科学技术的快速发展，我国各个领域的现代化建设都取得优秀的成果：尤其在中国的大城市中，现代化的进程已经赶上了发达国家。然而，我国农村的现代化进程现在还存在着许多的缺点，很多科学成果不能得到广泛的推广和应用，就像人们日愈关注的水资源，在许多农村的供水系统中有很大的浪费，这主要是由于农村供水体系中简单的水塔结构所造成的，这种水塔存在着种种不足，比如：无法实现自动供水，没有报警系统，经常造成水资源浪费，供水不及时等等。 不论社会经济如何飞速，水在人们正常生活和生产中起着重要的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失，因而对供水系统提出了更高的要求，满足及时、准确、安全充足的供水。如果仍然使用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，由此必须进行自动化控制系统的改造。从而实现提供足够的水量、平稳的水压、较低的设计成本、高实用价值的控制器。 就目前而言，多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备，由一级或二级水泵从地下、市政水管补水，改进供水装置就能实现供水自动化。 水塔很高，水位高低不便于观察，水少供水中断，水多则会溢出来，可用以下方法来解决这个问题，改进供水装置就能实现供水自动化。水塔水位自动控制装置还应用于太阳能热水器供水系统，主要起太阳能热水器水位自动调节作用，并防止太阳能热水器缺水烧坏和满水位事故的发生。 该设计应用水压传感器来实现超高、低警戒水位处理，实现自动控制，而达到节能的目的，提高了供水系统的质量。 1.2 指标要求 传统的水位检测通过设置检测点来完成对水位的检测。通常，由于受检测点物理体积的影响，水位检测点的数目有限，从而影响了后续电路控制的精度。本设计采用新型水位传感器，可以达到对水位高度的精确检测，以利于提高后续电路控制的精度。其原理是通过水压传感器，把与液位深度成正比的液体静压力准确测量出来，并经放大电路转化成标准电流(或电压)信号输出，建立起输出电信号与液体深度的线性对应关系，实现对液体深度的测量。同时整个系统应该具有以下特点: (1) 使用寿命长 控制电路应安装有外壳以及电磁屏蔽线路，由于水压传感器是直接投入水中，所以传感器外壳应采用不锈钢制作。 (2) 安装方便 传感器探头不能过于复杂测量方式不能过于复杂，此控制系统仅需将投入式水压传感器探头投入液体中，引出信号线同仪表连接就可进行液位测量。 (3) 温度稳定性好 系统的温度稳定性能要好，不能因为温度的剧烈变化而使得控制系统出现错误动作，此系统采用的投入式水压传感器本身在 0 ～70℃内实现了温度补偿，在信号转换电路中加入了温度补偿电路，消除电路温漂对精度的影响，从而提高精度。 第二章 总体方案设计与选择 2.1 硬件框图 水位自动控制电路是通过水位传感器将水位高度转换为 0～5V 的直流电压，再经过 A/D 转换后，将转换所得的8 位串行数字量送入单片机进行处理来达到对水位进行自动控制的目的。通过对电压和水位的转换关系，最终利用单片机进行精确的控制，实现对水位高度的显示、主/备电机和报警装置的控制。 水位自动控制器由 6 个部分组成，即水位传感器、A/D转换、单片机、数码显示、电机控制、报警控制部分，其总框图如图 1 所示。 图2-1 总设计框图 2.2 单片机选型 尽管现在的单片机型号种类繁多，但是很多单片机是增强型的51内核单片机，然而水位自动控制器并没有涉及非常多的外设应用，只用普通的最基本的单片机就能满足要求，所以选择AT公司生产的89C51/89S51都行。 第三章 硬件设计 3.1 最小系统设计 单片机最小系统应包括时钟电路、电源电路以及复位电路才能满足单片机系统正常工作的最小要求。 3.1.1 时钟电路 89C51/S51系列单片机与其他微机一样，从Flash ROM中取指令和执行指令过程