基于单片机的水位控制设计.docVIP

第一章 绪论 1.1毕业设计的意义 在工业生产中, 对温度控制系统的要求, 主要是保证炉温按规定的温度工艺曲线变化, 超调小或者求不高。无超调, 稳定性好, 不振荡, 对系快速性要 求不高。 本文浅析了单片机电阻控温系统设计过程及实现方法。热电偶将炉温变换为模拟电压信号, 经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器, 信号放大后送模/ 数转换器转换为数字量送单片机。同时, 热电偶的冷端温度也由IC 温度传感器变为电压信号, 经放大和转换后送单片机。 通过检测锅炉温度的来实现自动控制外部设备的运行,如当传感器检测到水温过高时,转换成电压经过模/数转换送入单片机,通过比较程序输出信号控制光电耦合器的通短来控制继电器的输入电流通短,再通过继电器来控制外部设备如水泵的运行情况。温度过低时关闭输出,而关闭水泵的输入即减少了冷水吸收热量,当温度升高后又打开水泵,这样实现循环控制.而通过数码显示我们可以观看锅炉各个点的温度,来判断运行是否正常.同时通过各点的温度的纪录和出产品的纪录可以计算出该系统在某段时间是否起到了节能的作用.所以本设计对节能控制有着很大的意义. 1.2 设计要求及单片机的定义及其特点 本设计的控制任务要求用单片机实现,数码管显示. 单片机是将RAM,ROM,定时器/计数器以及输入/输出(I/O)接口电路等计算机主要部件集成在一块芯片上,这样所组成的芯片级微型计算机称为单片微型计算机,简称单片微机或单片机.由于单片机的硬件结构与指令系统都是按工业控制要求设计的,常用于工业的检测和控制当中,因而也称为是微控制器或嵌入式控制器.单片机的特点:1.具有优异的性能价格比;2.集成度高,体积小,可靠性高;3.控制功能强;4.低电压,底功耗. 1.3 软件设计要求及特点 在设计过程中我们采用了软件和硬件双结合的的设计方法，而软件的设计简化了硬件要求。在本设计中软件主要有五个方面的应用，它们分别为：数据采集，显示程序，键盘控制和水泵控制。数据采集主要完成温度的采集和数据的处理，显示则是把要显示的温度用七段数码显示出来，而键盘程序则是使其相应的键完成相应的工作和要求，水泵控制则是检测水泵的运行和水位。 第二章 水位控制 2.1.基本要求 控制水箱的水位去趋近指定目标值，水位指定范围为10—5CM，控制精度0.4C实测水位用十进制数码显示。 2.2.1.控制原理： 虚线表示允许水位变化的上下限。水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动以达到对水位控制的目的。 ①当水位上升，达到上限时，因水导电，B、C棒连通+5V。b、c均为“1”，应停止电机和水泵的工作，不再供水； ②当水位降到下限时，B、C棒都不能与A棒导电。 b、c均为“0”，应启动电机，带动水泵工作，给水塔供水； ③当水位处于上下限之间时，B与A棒导通。 b为“1”， c为“0”，无论怎样都应维持原有的工作状态。 2.2.2、控制电路： 上下限水位信号由P1.0和P1.1输入，这2个信号共有4种组合状态： 输入 输出 操作 C(P1.1) B(P1.0) P1.2(电机) P1.3(报警) 0 0 0 1 电机运转 0 1 × 1 维持原状 1 0 × 0 故障报警 1 1 1 1 电机停转 0：电机工作 1：电机停止 控制信号由P1.2端输出，去控制电机。 为了提高控制的可靠性，使用了光电耦合； 由P1.3输出报警信号，驱动一支发光二极管进行光报警。 2.2.2水塔水位控制电路 设计水位自动控制电路 ? 4．26－1所示，水箱是用透明有机玻璃胶合而成（或用现成的透明塑料盒），箱内插入一块金属板（代表箱体的金属外壳），金属板上装有两根塑料包皮的硬导线，分别作为高、低液位的探针，图中的“1”、“2”、“3”三端分别与高、低液位探针和金属板相通，“4”、“5”是离心式水泵模型电动机的接线端。 　　水塔水箱里的水位由继电器来控制，这只继电器的原理结构如图（一）4．26－2所示，它的线圈有放大作用，将6、7两端放入水中而不直接接触，继电器线圈即可导通而使衔铁动作。继电器的衔铁可以控制两把闸刀，每刀都有常开、常闭触点各一对。 　　请你设计连接好电路，使得水塔水位低于低液位探针时，抽水机工作；当水位上升到高液位探针时，抽水机停止工作；当水位下降时仍不工作，直到水位低于低液位探针时，重又工作。 　　继电器线圈放大电路如图（一）4．26－3，所示。 2.3 数码管与LED显示 模拟水位高度由15个双色发光二极管（LED）来完成，共分为4组。在某一特定时刻，每组LED与一个数码管一起被选通（4组LED对应4个数码管），两个8位的移位寄存器741S164级联，将单片机送出的2个字节串行数据转化为16位并行数据，分别送选通的LED和数码管