单片机课程设 液位控制系统.docVIP

上海交通大学 机电控制技术课程设计 题目： 液位控制系统 指导教师：张银桥 院 系：机械与动力工程学院 姓 名： 学 号： 其他组员： 目录 （一）设计背景-----------------------------------------------------------------3 （二）设计方案的分析与确定-----------------------------------------------4 2.1 设计任务与要求------------------------------------------------4 2.2 系统总体方案的确定------------------------------------------5 （三）硬件的选择与设计-----------------------------------------------------7 3.1 A/D转换器 （五）设计说明----------------------------------------------------------------29 （六）设计小结----------------------------------------------------------------46 （七）致谢----------------------------------------------------------------------46 （八）参考文献----------------------------------------------------------------47 （一）设计背景 单片机作为微型计算机发展中的一个重要分支，以其可靠性、高性能价格比、低电压、低能耗等优势，广泛应用于工业控制等领域，它具有系统结构典型、灵活、通用性强、指令完整丰富，计算机技术系统化、理论和应用精密结合，外部配件丰富，接口简单等诸多独特优点，非常适合工业控制，但在实际应用工程中单片机控制系统的控制算法及其实现是应用人员在系统设计中应注意的问题，必须根据实际控制的需要进行研究设计，设计方案一定是合理的、可行的。否则，如果很随意地制定一个方案，而它又存在缺陷和错误，那么，后续工作做得愈多，花的时间愈长，损失也愈大。本文以居民屋顶水箱液位为控制对象，给出了用8031单片机实现的液位控制系统。 （二）设计方案的分析与确定 2.1 设计任务与要求 2.1.1 设计任务 要求设计一个以8031单片机为核心的液位控制器，对居民屋顶水箱中的液位进行测量显示并控制水位在一定高度。 2.1.2 设计要求 居民用水作为水箱出口，无规则；水箱进水受电动水泵控制，当水位低于某给定值时，起动水泵工作，当水位达到给定值时停止水泵工作。 当单片机系统故障时，可以手动控制液位，防止居民断水引起不便。 操作简单。 2.1.3 设计条件 传感器采用压力传感器，水箱最大深度为2米。一般将水位控制在1.6米左右。±10cm认为是合适的。 2.1.4 设计提示 显示的设计：显示液位高度需要4位数码管， 键盘的设计：能设定液位值，但必须在断电的情况下能保存该设定值，最好用拨码盘。 压力传感器输出信号为4－20mA,量程可根据需要选择。 2.2 系统总体方案的确定 2.2.1 系统框图 本次设计的液位控制系统，它通过一个压力传感器将液位信号转换成电流信号，再通过运算放大器转化成合适的电压信号输送给AD转换器再将数字信号送单片机，然后单片机将液位值送到数码管输出，居民设定液位值通过拨码盘输入，单片机将设定值与测量值比较，控制水泵启停。系统框图如下图所示： 2.2.2 系统总体方案的初步确定 通过对设计要求的分析，首先初步确定系统的工作流程。系统开机初始化后通过AD转换器读入液位的测量值。再将液位值用数码管显示，然后从拨码盘中读入用户设定的液位值，与测量值比较，控制电机动作。然后通过循环多次调用液位显示子程序，达到液位一直显示的效果，同时也起到了定时的作用， 在初步确定系统的工作流程后，根据设计的具体要求与工作方式选择出各部分的具体硬件。然后根据各部分硬件的性质与设计所要达到的目的，分别完成相应的程序。最后，将各程序整合，完成该液位控制系统的设计。 在进行以上设计的同时，画出表明各部分之间接线关系的电路原理图。 2.2.3 系统流程图 经过以上分析可确定系统的流程图如下： 2.2.4 电路原理图 我们用Proteus软件画图，下面是主电路和辅助电路。 （三）硬件的选择与设计 3.1 A/D转换器 （1）IN0~IN7：8条模拟量通道 ADC 0