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基于单片机的水塔水位控制系统的设计与仿真毕业论文

基于单片机的水塔水位控制系统的设计与仿真毕业论文
基于单片机的水塔水位控制系统的设计与仿真毕业论文

2014届毕业设计(论文)

题目基于单片机的水塔水位控制系统的

设计与仿真

专业班级

学号

姓名

指导教师

学院名称电气信息学院

2014 年 5月 20日

基于单片机的水塔水位控

制系统的设计与仿真

Design and Simulation of

Control System of Water

Tower Level Based on SCM

学生姓名:

指导教师:

摘要

供水是一个关系国计民生的重要产业。传统的人工供水方式,劳动强度大,工作效率低,安全性难以保障,而水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,为此很有必要对水塔水位进行自动控制。为了达到节能的目的,提高供水系统的质量,考虑采用单片机技术,设计出一套实用水位自动控制方案。该设计主要基于单片机的硬件电路设计,在硬件基础上合理配合软件,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,完成水塔水位控制系统的设计。该控制系统由单片机控制部分、时钟显示部分、数码显示部分、电机控制部分、报警部分等构成。再利用Proteus和Keil软件完成水塔水位控制系统硬件电路以及控制程序的设计,并进行了系统的调试和仿真。因为它具有电路简单、操作方便、性能良好、可靠性高等优点,因此该设计具有一定的实用性。

关键字:供水;水塔水位;控制系统;单片机

Abstract

Water is an important property in the people's livelihood. Traditional artificial water supply is labor-intensive, low efficiency and difficult to guarantee security. However, the water tower level control system is widely used in water supply system of our residential community. For this reason, it is necessary for us to accomplish the automatic control of water tower level. In order to achieve energy saving and improve the quality of the water supply system, we can consider using Single-Chip Microcomputer technology and design a practical water level automatic control scheme. The design is mainly based on single-chip hardware circuit design. Based on hardware, the design is reasonable with software and achieves a control system of automatic water level control, automatic protection and automatic sound and light alarm. The control system consists of Single-Chip Microcomputer control section, clock display section, digital display section, motor control section, alarm section and so on. What’s more, we use Proteus and Keil software to complete the tower level control system’s design of hardware circuit and control program and complete the control system’s debugging and emulation. Because it has the advantages of simple circuit, easy operation, good performance and high reliability. Therefore, this design has certain practical.

Keyword:water supply; water tower level; control systems; SCM

目录

摘要................................................................................................................ I Abstract ............................................................................................................... II 第一章绪论. (1)

第二章水塔水位控制硬件设计 (7)

2.1基本要求 (7)

2.2硬件设计 (7)

第三章软件部分 (19)

3.1程序框图 (19)

3.2C语言程序部分 (20)

第四章软件仿真 (21)

4.1Protues介绍 (21)

4.2Keil介绍 (21)

4.3Protues与Keil C的联合仿真 (21)

4.4Keil C的调试步骤 (22)

4.5加文件到Protues (24)

4.6仿真显示 (24)

总结 (30)

致谢 (31)

参考文献 (32)

附件一 (33)

第一章绪论

供水是一个关系国计民生的重要产业[1] 。水位控制在日常生活及工业领域(工厂、农村、学校等水量大的场所)中应用相当广泛。而水位的自动控制和监测和水塔是在日常生活和工业应用中经常见到的蓄水装置,通过对其水位的控制对外供水以满足需要,其水位控制具有普遍性。

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,它的出现使众多自动化控制系统得以实现。单片机不仅它功能强大、设计简单,而且制造很廉价,支持指令集较多[2]。因此,本文对基于单片机的水塔水位控制器的研究有着重要的意义。

水塔供水的主要目的是使塔内水位应始终保持在一定范围,避免“空塔”、“溢塔”现象发生,因此要采用水位传感器测量水位变化。在水塔中的水位到达水位下限时自动启动电机,给水塔供水;在水塔水位达到正常水位的时候自动关闭电机,停止供水。并能在供水系统出现异常的时候能够发出警报,以及时排除故障,随时保证水塔的对外的正常供水作用。

在当今社会经济高速增长的同时,水在人们的生活、生产中起着重要的作用。一旦出现缺水,轻则给人们生活带来极大的不便,重则出现造成严重的生产事故并造成不可挽救的经济损失。因此,对供水系统的控制显得十分重要。水塔是我国广泛应用的供水系统,传统的水塔水位控制方式存在很大的弊端,需要工作人员的时刻监控,不仅劳动强度大,而且工作效率低,最重要的是供水的安全性难以保障。而自动控制则不需要工作人员的时刻监控,水塔控制系统能自动地调节水塔中的水位以保持恒定,以满足人们生活中用水需求[3]。

20世纪80 年代以来,我国发展了以自记遥测为主的水位测量技术。它主要是建立自记水位计,实现水位自动采集、存储、远传。同期,还发展了无人立尺观测技术,这种技术采用激光测距仪与经纬仪接口配套组成的一套设备,利用激光测距仪无须反射棱镜测定距离(测距精度:0~5m)的性能,配以经纬仪测角测定目标高程的一种测量方

随着近代科学技术的发展和新材料新器件的开发,采用传感器研制水位计近年来有较大发展。主要采用的传感器有超声波[4]、光电、压力、接触式、浮于式等几种[5]。超声波式水位计是将换能器向水面发射超声波,测量超声波传播时间,计算出水位。压力式水位计也是不需要水位测并,其基本原理是测量静水压力来实现水深的测量,已采用过波纹管和水银位移式压力传感器等方法。固态压力传感器由于其灵敏度高、体积小、寿命长、且有抗腐蚀性而受到重视,但由于半导体传感器受温度影响大等原因,使其实用性受到限制。近年来固态传感器温度自动补偿问题有了进展,固态压阻式水位计已经得到应用。接触式水位计使用机电的方法用探头跟踪井内水面高低变化测量水位,已在少数领域使用,浮子式水位计,利用水球(或其它浮子)作敏感器件,避免了温度、湿度等因素的影晌,性能稳定,工作可靠,因而得到长期使用和发展。

单片机自20 世纪70 年代问世以来,以极其高的性能价格比受到人们的重视和关注,所以应用很广,发展很快。单片机的特点是体积小、集成度高、重量轻、抗干扰能力强,对环境要求不高,价格低廉,可靠性高,灵活性好,开发较为容易[6]。正因为单片机有如此多的优点,因此其应用领域之广,几乎到了无孔不入的地步。在我国,单片机已被广泛地应用在工业自动化控制[7]、自动检测、智能仪表[8]、智能化家用电器、航空航天系统和和国防军事、尖端武器等各个方面。单片机的潜力越来越被人们所重视。特别是当前用CMOS 工艺制成的各种单片机,由于功耗低,使用的温度范围大,抗干扰能力强、能满足一些特殊要求的应用场合,更加扩大了单片机的应用范围,也进一步促使单片机性能的发展。因此,可以开发利用单片机系统以获得很高的经济效益。虽然单片机的引入使控制系统大大“软化”,但与其它计算机应用问题相比,单片机控制应用中的硬件内容仍然较多,所以说单片机控制应用有软硬件相结合的特点。为此,在单片机的应用设计中需要软、硬件统筹考虑,设计者不但要熟练掌握汇编语言等编程技术,而且还要具备较扎实的单片机硬件方面的理论和实践知识。更重要的意义是单片机的应用改变了控制系统传统的设计思想和方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能,正在用单片机通过软件方法来实现。这种以软件结合硬件或取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控制技术。

水塔水位最重要的就是对水塔水位进行精确的探测[9],水塔水位的控制系统主要是基于单片机的水塔水位控制系统和基于PLC的水塔水位控制系统。PLC即可编程序控制器,是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用

通过数字式或模拟式的输入、输出接口,控制各种类型的机械或生产过程。PLC的一般特点:抗干扰能力强,可靠性极高、编程简单方便、使用方便、维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化[10],PLC总的发展趋势是:高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。基于PLC的水塔水位控制系统是以PLC为核心,对水塔水位自动控制系统的功能进行性进行需求分析。可以实现对水塔水位的自动控制和监测[11]。主要实现方法是通过传感器检测水塔水位的实际水位,将水位具体信息传至PLC构成的控制模块,经A/D转换后,进行数据比较,来控制抽水电机的动作,同时进行数据还原,显示水位具体信息,如果水位低于或高于某个设定值时,就会发出危险报警的信号。基于单片机的水塔水位控制系统以单片机为核心,通过单片机本身的功能模块和控制程序,来实现对水塔水位做出控制、显示和发出报警信号。

基于单片机的水塔水位控制系统最应解决的是液位传感器问题。最常用的是电阻式传感器、压阻式压力传感器、超声波水位传感器等。电阻式传感器如图1-1中虚线表示允许水位变化的上、下限。在正常情况下,应保持水位在虚线范围之内。为此,在水塔内的不同高度安装 3 根金属棒,以感知水位变化情况。其中,A 棒处于下限水位。C 棒处于上限水位,B棒在上、下水位之间。A棒接+ 5V 电源,B棒、C棒各通过一个电阻与地面相连。供水时,水位上升,当达到上限时,由于水的导电作用,B、C 棒连通+ 5V。因此,b,c 两端均为1状态,这时应停止电动机和水泵的工作,不再给水塔供水。当水位降到下限时,B、C棒都不能与 A 棒导电,因此,b、c 两端均为0 状态.这时应启动电动机,带动水泵工作,给水塔供水。当水位处于上、下限之间时,B 棒与 A 棒导通,因C棒不能与 A 棒导通,b端为 1 状态,c 端为0状态。即实现A/D转换。通过对传感器的选择,可知由传感器输出的水位高度信号是0 ~5 V 的直流电压。在设计中,可以通过采样、保持电路对这一信号进行处理,将模拟信号转换为多个采样点信号。

图1-1电阻式传感器

传统的水位检测通过设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。新型水位传感器即选用北京英泰德科技有限责任公司生产的投入式液位变送器MPM416W/426W,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。其原理是通过压阻式压力传感器,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,实现对液体深的测量。同时其具有以下特点:

(1)使用寿命长,液位变送器膜片采用高技术激光调制电路,传感器外壳采用不锈钢制作。

(2) 安装方便,仅需将投入式液位变送器探头投入液体中,引出信号线同二次仪表连接就可进行液位测量。

(3) 温度稳定性好,投入式液位变送器本身在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。

超声波水位传感器能测量自身到水面之间的距离,由超声波发送电路和超声波接收电路组成。超声波发射电路原理如图1-2所示,单片机的一个端口发出40KHZ的方波信号,然后信号分成两路送出,其中的一路经反向器74LS4069后送到超声发射管T的一个电极,另一路经两次反向后送到发射管T的另一个电极,这样做目的是为了增强超声波发射强度和提高电路驱动能力。电阻R1和R2作为上拉电阻作用有两个:第一是提高反向器输出高电平的驱动能力;第二是增加超声波发射管T的阻尼系数,缩短自由振荡的时间。超声波接收电路原理如图1-3所示,该部分主要由超声波接收探头R及红外检波接收芯片CX20106A组成,因接收芯片CX20106A的载波频率为38KHZ,而上述超声波发射电路发出的超声波频率为40KHZ,两者较为接近,所以利用该芯片制作超声波接收电路.实验表明,无超声波信号时CX20106A输出高电平,有信号时输出一个脉冲信号,且具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。当系统工作时,由单片机的一个端口发出的40KHZ的方波信号经过驱动电路使超声波发射器T发出一定强度的超声波信号,当超声波信号遇到障碍物时就会被反射回来,反射回来的超声波信号被超声波接收器R所接收,接收到的信号经过信号处理电路的处理送入到单片机的另一个端口,单片机根据发送与接收的时间差计算出传感器到水面的距离X,再由安装时传感器到水塔底部的距离H(已知值),计算出当前水的剩余量h=H-X。

图1-2 超声波发射电路

图1-3超声波接收电路

本设计基于电阻式传感器并以水塔水位为模型,鉴于单片机液位测量装置的测量准确、重复性能好、功耗低、使用寿命长等特点,所以该设计以单片机为基础的水塔水位控制系统。在实际中,水塔水位自动控制电路是通过水位传感器对水位进行采样,将采样信号的水位高度转换为0~5 V 的直流电压,再经过A/D 转换[12]后,将转换所得的8 路并行数字量送入单片机进行处理来来驱动电机的启停等。从而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/备电机和报警装置等的控制。但是鉴于基于单片机的水塔水位控制系统在Protues上进行仿真,而Protues上没有水塔水位的模型。因此,可以用按钮来代替水塔的液位传感器。

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:声光报警程序、时钟显示程序、水位显示程序、键盘控制和电机控制程序等。该设计第二章介绍了“基于水塔水位控制系统的设计与仿真”的硬件设计,其中包括单片机的介绍、89C51的功能及引脚介绍、CD4511的功能及引脚介绍、LED数码显示、电机驱动与现实、水位监测电路等部分组成;第三章主要介绍软件部分,其中包括程序框图和C语言程序两部分组成;第四章则是仿真部分,其中包括Keil、Protues的介绍,以及Keil的调试部分和加文件到Protues中等几部分组成。

第二章水塔水位控制硬件设计

2.1 基本要求

由于需要基于单片机的水塔水位控制系统进行仿真,而Protues中没有水塔水位的模型,因此可以用按钮来控制电动机的转动,并用LED数码管来显示水塔水位的高度。当水位过高或过低时,都会发出报警声和指示灯显示。与此同时,还可以用LED数码管来及时显示当前时间。

2.2 硬件设计

2.2.1 电路总体框架图

如图2-1中所示

图2-1 电路总体框架图

该图是在Protues上进行仿真的硬件电路图。它由CD4511驱动的LED数码管电路、由DS1302驱动数字时钟显示电路、电机驱动电路、复位电路、晶振电路、报警电路、

2.2.2 单片机的介绍

自从1971年微型计算机问世以来,随着大规模集成电路技术的进一步发展,导致微型计算机向两个方向发展:一是高速度、高性能、大容量的高档微型计算机及其系列化,向大、中型计算机的挑战;另一个是稳定可靠、小而廉、能适应各种控制领域需要的单片机。

单片机是把中央处理单元、随机存储器、只读存储器、定时/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。虽然单片机只是一个芯片,但从组成和功能上看,它已具有了微型计算机系统的含义,从某种意义上说,一块单片机芯片就是一台微型计算机。

自从1975年美国德克萨斯公司推出世界第一个4位单片机TMS—1000型以来,单片机技术不断发展,目前已成为微型计算机技术的一个独特分支,广泛应用于工业控制、仪器仪表智能化和家用电子产品等各个控制领域。

在进行系统设计时,在单片机应用系统中,无论其技术要求、应用领域还是其规模大小是否相同,一般应遵循以下基本原则[13]:

(1)高可靠性

单片机应用系统一个非常重要的特点就是高可靠性。在生活和生产工作中,单片机系统一般是实现系统的自动控制。一旦系统发生故障,轻则带来不便,重则会造成停止工作甚至是人员伤亡。大部分单片机系统是用在工业和民用的实时控制中的,而这些控制都是在不停地工作,有很高的可靠性是控制系统最一般的要求,从而使控制系统有较长的平均无故障时间。因此,在设计单片机应用系统中,高可靠性在每一环节都必须作为设计原则。

(2)高性价比

在具有高可靠性的同时,在设计单片机应用系统时,控制系统的性价比也是必须考虑。在保证功能实现和高可靠性的条件下,不必强求CPU及元器件的高档次,能使用8位机就不用16位机,能使用中档就不用高档机,能使用89C51 就不用89C52; 能用软件实现的功能就不要用硬件来做,尽量减少元器件的数量,以提高性价比。

(3)操作简单,维护方便

一般的单片机应用系统的使用者都不是专业人员,所以在设计时应注意使用者的操作要尽量简单、方便; 设计时也要注意系统的维修方便,要使系统一旦发生了故障,维修人员能够及时查出原因,并能迅速排除故障。

(4)具有可扩展性

由于工厂的生产工艺在不断的革新,市场的情况也在不断的变化,所以单片机的控制对象也会不断地改变,所需控制的功能也有可能不断地增加,在设计单片机控制系统时,也许有些功能当时用不到,但也应在输入/输出接口、数据存储器、程序存储器等方面留有可扩展的余地。

2.2.3 89C51芯片功能及引脚介绍

89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的89C51是一种高效微控制器,89C2051是它的一种精简版本。89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。89C51的主要特性为:与MCS-51 兼容、4K字节可编程闪烁存储器、数据保留时间为10年、128*8位内部RAM、32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道等。

下面是89C51单片机引脚图及引脚功能介绍(如图2-2所示):

图2-2单片机引脚图

40个引脚按引脚功能大致可分为4个种类:电源、时钟、控制和I/O引脚。1). 电源:

⑴VCC - 芯片电源,接+5V;

⑵GND-接地端;

2). 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。

3). 控制线:控制线共有4根:

⑴ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。

①ALE功能:用来锁存P0口送出的低8位地址。

②PROG功能:片内有E PROM的芯片,在EPROM编程期间,此引脚输入编程脉冲。

⑵PSEN:外ROM读选通信号。

⑶RST:复位。

⑷EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。

① EA功能:内外ROM选择端。

②Vpp功能:片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,施加编程电源Vpp。

4). I/O口:

89C51共有4个8位并行I/O端口:P0、P1、P2、P3口,共32个引脚。

2.2.4 CD4511芯片功能及引脚介绍

CD4511 是一片CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器,具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流,可直接驱动共阴LED 数码管。下面是CD4511引脚图及引脚功能介绍(如图2-3所示):

图2-3 CD4511引脚图

引脚功能:

A0~A3:二进制数据输入端

/BI:输出消隐控制端

LE:数据锁定控制端

/LT:灯测试端

QA~QG:数据输出端

使用方法:

其中A、B、C、D 为BCD 码输入,A为最低位。LT为灯测试端,加高电平时,显示器正常显示,加低电平时,显示器一直显示数码“8”,各笔段都被点亮,以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端,低电平时使所有笔段均消隐,正常显示时,B1端应加高电平。另外CD4511有拒绝伪码的特点,当输入数据越过十进制数9(1001)时,显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端,高电平时锁存,低电平时传输数据。QA~QG 是7段输出,可驱动共阴LED数码管。下图是CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路,若要多位计数,只需将计数器级联,每级输出接一只CD4511 和LED 数码管即可。所谓共阴LED 数码管是指7 段LED 的阴极是连在一起的,在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取,电源电压5V时可使用300Ω的限流电阻。

2.2.5 DS1302芯片功能及引脚介绍

DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为2.5V~5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM 寄存器。它的主要特点是采用串行数据传输,可为掉电保护电源提供可编程的充电功能,并且可以关闭充电功能。

图2-4 DS1302引脚图

引脚功能(如图2-4所示):

Vcc1:主电源

Vcc2:后备电源

X1、X2:振荡源

I/O:串行数据输入输出端(双向)

SCLK:时钟输入端

电路连接(如图2-5所示):

图2-5 DS1302芯片的电路连接

2.2.6 LED数码管显示

LED数码管(LED Segment Displays)由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件,引线已在内部连接完成,只需引出它们的各个笔划,公共电极(数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的,加上小数点就是8个)。这些段分别由字母“a,b,e,f,g,dp”来表示[14]。LED数码管要正常显示,就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码,从而显示出我们要的数字,因此根据LED数码管的驱动方式的不同,可以分为静态式和动态式两类。静态驱动也称直流驱动,静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动,或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动,静态驱动的优点是编程简单,显示亮度高,缺点是占用I/O端口多;动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM 增加位选通控制电路,位选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出字形码时,单片机对位选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮,通过分时轮流控制各个数码管的的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动,在轮流显示过程中,每位数码管的点亮时间为1~2ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,尽管

水箱液位控制系统设计说明

过程控制综合训练 课程报告 16 —17 学年第二学期课题名称基于PLC和组态王的 系统 姓名 学号 班级 成绩

水箱液位控制系统 [摘要] 在工业生产过程中,液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍,为了保证生产正常进行,物料进出需均衡,以保证过程的物料平衡。因此,工艺要求贮槽的液位需维持在给定值上下,或在某一小围变化,并保证物料不产生溢出。例如,锅炉系统汽包的液位控制,自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求,设计一个单容水箱的液位过程控制系统,该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。 关键词:过程控制液位控制PID控制 Abstract: In the process of industrial production, liquid storage tank such as product cans, buffer, tanks and other equipments are widely used. In order to ensure the normal production,material supply and demand must be balanced to guarantee the process of the production. So, the process requires that the liquid level in the tank should be maintained at a given value, or change in a small range,and ensure that the material does not overflow,for instance,system of boiler drum level control, level control of filter pool and clarification pool of self-flowing water production

基于三菱PLC的水塔水位自动控制设计

电气工程学院 设计题目:水塔水位PLC自动控制系统 系别: 年级专业: 学号: 学生姓名: 指导教师:

电气工程学院《课程设计》任务书课程名称:电气控制与PLC课程设计 基层教学单位:电气工程及自动化系指导教师:

摘要 目前,大量的高位生活用水和工作用水逐渐增多。因此,不少单位自建水塔储水来解决高层楼房的用水问题。最初,大多用人工进行控制,由于人工无法每时每刻对水位进行准确的定位监测,很难准确控制水泵的起停。要么水泵关停过早,造成水塔缺水;要么关停过晚,造成水塔溢出,浪费水资源,给用户造成不便。利用人工控制水位会造成供水时有时无的不稳定供水情况。后来,使用水位控制装置使供水状况有了改变,但常使用浮标或机械水位控制装置,由于机械装置的故障多,可靠性差,给维修带来很大的麻烦。因此为更好的保证供水的稳定性和可靠性,传统的供水控制方法已难以满足现在的要求。 本文采用的是三菱FXZN型PLC可编程控制器作为水塔水位自动控制系统核心,对水塔水位自动控制系统的功能性进行了需求分析。主要实现方法是通过传感器检测水塔的实际水位,将水位具体信息传至PLC 构成的控制模块,来控制水泵电机的动作,同时显示水位具体信息,若水位低于或高于某个设定值时,就会发出危险报警的信号,最终实现对水塔水位的自动。 关键词:水位自动控制、三菱FX2N、水泵、传感器

目录 摘要 ............................................................................................................................................................................ I 目录 ........................................................................................................................................................................... I I 第一章绪论 (1) 1.1本课题的选题背景与意义 (1) 1.2可编程逻辑控制器简述 (1) 第二章水塔水位控制系统硬件设计 (2) 2.1基于PLC的水塔水位控制系统基本原理 (2) 2.2水塔水位控制系统要求 (3) 2.3水塔水位控制系统主电路设计 (4) 2.4 系统硬件元器件选择 (5) 2.5 I/O口的分配及PLC外围接线 (6) 第三章水塔水位系统的PLC软件设计 (10) 3.1 水位控制系统的流程图 (11) 3.2 PLC 控制梯形图 (12) 3.3 水位控制系统的具体工作过程 (20) 第四章总结 (21) 参考文献 (22)

毕业设计 水塔水位自动控制系统 -(DOC)

摘要 供水是一个关系国计民生的重要产业。随着社会的发展和人民生活水平的提高,对城市供水提出了更高的要求,要满足及时、准确、安全保证充足供水,如果仍然沿用人工方式,劳动强度大,工作效率低,安全性难以保障,为此必须进行水塔水位控制自动化系统的改造。可编程控制器( PLC) 因其高可靠性和较高的性价比在工业控制中得到广泛的应用。本文针对目前比较流行的控制技术,利用PLC和传感器构成了水塔水位恒的控制系统。改造后的水塔水位自控系统,实现水塔水位自动控制系统,远程监控,实现无人值守。 关键词: 可编程逻辑控制器(PLC)水塔水位自动控制

Abstract Water supply is a major industry involving the interests of the state and the people. With development of society and the improvement of the people's livelihood, city water supply has been brought forward a higher request. It needed to be timely , accurate and safely to plentifully conduct water supply. If we still continue to use a way of the man-power, the intensity of labor are high , availability is low and the security is difficult to ensure .We must carry out water tower water level under the control of automatic system reforming for this purpose . Programmable Logic Controller (PLC) is applied broadly in industrial control because of high reliability and higher nature price. The main body of this paper on the control technology is aimed at being popular for at present comparatively, which makes the using of PLC and the sensor to compose water tower control system of permanent water level. Water tower control system after being reformed have realized water tower water level auto-controlling system , long-range supervisory control, and nobody's value guards realization. Key wards:Programmable Logic Controller. water pool water lever. automatically controls

基于单片机的水位控制系统

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,单片机已广泛用于电视机、录音机、电冰箱、电饭锅、微波炉、洗衣、高级电子玩具、家用防盗报警等各种家电设备中。在计算机网络和通信、医用设备、工商、金融、科研、教育、国防、航空航天等领域都有着十分广泛的应用。 随着科技的发展,液位测量技术趋于智能化、微型化、可视化。本设计思想是用单片机做下位机,PC机做上位机,单片机和PC机相结合对水箱液位进行测量和监控。该设计要求具有一定的智能化,可操作性和稳定性好。 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。

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。液位传感器不和被测介质接触,不受被测介质影响,也不影响被测介质,故适用范围广泛。特别是接触式测量装置不能适用的特殊场合,如高粘度、强腐蚀性、污染性强,易结晶的介质。 ●光纤测量法 光纤液位检测是近年来出现的一种新技术。根据光导纤维中光在不同介质中传输特性的改变对液位进行测量。 光纤液位测量有以下优点:精度高、灵敏度好、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好、检测现场无电、光路有抗扰性以及便于与计算机连接,便于与光纤传输系统组成网络等。 目前,市面上进行液位测量的仪表种类繁多,但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在某些工业控制系统中,数据的测量这一基本功能已不能满足现代工业的要求,往往需要对大批数据进行记录,对其进行后期处理分析,实现差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作。为了获得大批量的数据,得到可靠的分析资料,往往需要长期、多网点的监控记录。在液位测量这一领域中,如江河湖海、城市用水等方面,大量数据长时间,多网点的采集记录分析具有普遍的意义。液位的变化分析,有助于人们进一步对自然环境、天气变化甚至是灾害预警提供可靠的支持。

基于PLC的液位控制系统设计

毕业论文(设计)题目:基于PLC控制的高精度液位控制系统的设计 姓名:濮孝金 学号: 专业:机械电子工程 年月

摘要 在工农业生产过程中,经常需要对水位进行测量与控制,而日常生活中应用 到的水位控制也相当广泛。在以往水塔液位控制系统中,常规继电器的频繁操作容易导致机械磨损,不方便更新和维护,不能满足人们的实际需求;另外,随着人口的递增和生活条件的提高,人们用水的需求量也日益增加。 为了提高液位控制系统的质量和效率,节约能源,本次模拟水塔液位控制系统的装置考虑结合可编程逻辑控制器,继电器和传感器等技术,实现液位控制系统的自动控制。本设计使用西门子S7-300 PLC可编程控制器作为液位控制系统的核心,配合硬件与软件实现液位控制池液位动态平衡,过高、过低水位报警等功能。主要 的实验方法是在水箱上安装一个自动水位测量装置,通过水位变送器检测水箱实际液位并将该液位反馈到PLC控制器,经A/D转换后,所得数据与PLC内部设定数据进行比较,控制器处理数据并发送相应指令改变电机的转速从而控制抽 水速率,改变进水量,使水位稳定地保持在设定值附近。此外,通过液位标定计算出控制器输出PIW数值与实际水位的关系,就可以在触摸屏上直观显示实时水位情况。实验结果表明本设计能较好地完成自动液位控制的功能。 关键词:水塔液位控制,水位控制,继电器,PLC Abstract In the course of routine industrial and agricultural production we the need to measure the water level and

control it. Furthermore everyday level control applications are quite extensive , such as hydropower , water towers and other water control . According to the water supply system in the past, frequent operation towers will produce mechanical wear of conventional relay convenient maintenance and updates, that means it can not meet the actual needs of the people, and with Gradual growth of population and living conditions, the demand for water is also increasing .In order to improve the quality of the water supply system, energy conservation, so I considered use a programmable logic controller, relay and sensor technology, with hardware and software to achieve low water level alarm, warning switch between work and procedures manual / automatic to design practical level control tower scheme. I completed the set up of this simulation using the tank water tower , based on Siemens S7-300 PLC programmable controller tank water level control system as the core .I completed a water tank to

水塔水位控制系统课程设计报告

北京理工大学珠海学院 课程设计 课程设计(C) 学院:信息学院 专业班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 201 年月日 北京理工大学珠海学院

北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2011 ~2012 学年第 1 学期 学生姓名:专业班级:自动化 指导教师:工作部门:信息学院 一、课程设计题目水塔水位控制系统 二、课程设计内容: 1、硬件设计 (1)用80C51设计一个单片机最小控制系统。其中P1.0接水位下限传感器,P1.1接水位上限传感器,P1.2输出经反相器后接光电耦合器,通过继电器控制水泵工作,P1.3输出经反相器后接LED,当出现故障时LED闪烁;P1.4输出经反相器后接蜂鸣器,当出现故障时报警。 (2)用塑料尺、导线等设计一个水塔水位传感器。其中A电级置于水位10CM处,接5V电源的正极,B级置于水位15CM处,经4.7K下拉电阻接单片机的P1.0口,C 电级置于水位的20CM处,经4.7K下拉电阻接单片机的P1.1口。 (3)设计一个单片机至水泵的控制电路。要求单片机与水泵之间用反相器、光电耦合器和继电器控制,计算出LED限流电阻,接好继电器的续流二极管。 2、软件设计 (1)根据功能要求画出控制程序流程图。 (2)根据控制程序流程图编写80C51汇编语言或C51程序。 三、功能要求: 1、水塔水位下降至下限水位时,启动水泵,水塔水位上升至上限水位则关闭水泵。 2、水塔水位在上、下限水位之间时,水泵保持原状态。 3、供水系统出现故障时,自动报警。 四、调试 1、在Kerl-uvision上单步调试,观察累加器寄存器存储器的运行之间是否正常。 2、将程序下载到仿真仪上,进行模拟仿真,检查程序工作是否正常。 3、将模拟水塔、传感器、控制电路和水泵联成一个完整的系统,进行整机调试,观察系统工作是否正常。 撰搞人教研室主任院长 签名 日期2010.10.6

水塔自动上水课程设计

目录 一、设计目的 (1) 二、设计要求 (1) 三、设计方案 (1) 四、设计组成及原理分析 (4) 五、元器件的选用及其参数 (12) 六、设计总结 (12) 七、参考文献 (14)

一、设计目的 本课程设计是在前导验证性认知实验基础上,进行更高层次的命题设计实验,要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。培养学生利用模拟、数字电路知识,解决电子线路中常见实际问题的能力,使学生积累实际电子制作经验,目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。 二、设计要求 1)设计制作一个带保护装置的水塔自动进水逻辑电路。 2)要求有水满、进水、水量不足指示,当水位低时要自动进水,满时要及时断电停水,水位过低时能停止出水。 三、设计方案 1.设计方案分析 每部分电路都有其相应功能:首先有信号产生部分产生整个电路的输入信号,该信号经过信号处理之后,输出其他电路的控制信号,控制其他电路工作,电机控制电路部分接收到有信号处理电路输出的有效控制信号后正常工作驱动电机转动抽水,使水位上升,而水位的变化又直接关系到信号的产生,因此有个循环的过程,即使水位保持在一定范围内,水位显示电路接收到有效信号后驱动显示器工作,使其显示该时刻的水位;水位超限时输出为电机停止的有效控制信号使

上水电路停止工作。由“信号产生→信号处理→电机控制→水位变化→信号产生”这个循环就能使水塔具有自动控制水位的能力。 方案一、 通过NE555接成施密特触发电路,利用v1-v0电压传输特性就可以达到水塔自动进水,不会产生水满而溢出的目的。 自动进水:当水位下降低于A点时,A点悬空。IC的2脚低于1/3Vcc,其3脚输出高电平,水塔被启动,水位逐渐上升。 中间保持:当水位上升到A点到B点之间时,此时P点电位控制在1/2Vcc左右,触发器保持原来的状态不变。因为此时电路不工作,所以水位一直保持在A点与C点之间,不再上升。 停止进水:当水位达到C时,此时输出信号V0变为低电平,致使后续电机上水电路不工作。 以上过程形成循环,在正常情况下一直保持水塔水位大于下限水位。

基于单片机的水位控制系统设计

.. . … 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。在工业生产过程中,有很多地方需要对容器的介质进行液位控制,使之高精度地保持在给定的数值,如在建材行业中,玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。液位控制一般指对某一液位进行控制调节,使其达到所要求的控制精度。液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势: 1)直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。 2)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。 3) 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 综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。单片机自问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。一般,工业控制系统的工作环境差,干扰强,利用单片机控制就能克服这些缺点,因此单片机在控制领域得到广泛的应用,使用单片机控制

液体液位是很好的选择。 目前我国在单片机测控装置研究、生产、应用中,取得了很大的成绩,总结了很多经验,但是各行业仍处于发展期,经调查,更多科研究所在这方面开展的工作更看重的是理论和算法,数年来这方面的研究的论文较多,着重生产实际的很少。在,新型的单片机测控装置与系统研究的生产基础较雄厚,在生产过程中需要新型的测控装置与系统,因此在不断的努力研究与开发。的工程技术研究人员更着重的是生产实际研究,对理论、算法和成果的论文较少;在研制新型的测控装置与系统领域也比较有成就,尽管与其他国家比较尚有差距,但是,的高校、研究院所的最大的特点就是实际,与生产实际应用项目无关的问题基本不去考虑,主要考虑选取什么材料,测控什么物理量,优点是什么,与机器设备的通讯接口等等。 2 设计的基本任务和要求 2.1 基本功能 本设计是采用AT89C51单片机为核心芯片,及其相关硬件来实现的水体液位控制系统,在用液位传感器测液位的同时, CPU循环检测传感器输出状态,并用3位七段LED显示示液位高度,检测液位数据,实施报警安全提示,当水体液位低于用户设定的值时,系统自动打开泵上水,当水位到达设定值时,系统自动关闭水泵或打开排水泵。 2.2塔水位控制原理 单片机水塔水位控制原理如图l所示,图中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下.水位应控制在虚线围之。为此,在水塔的不同高度处,安装固定不变的3根金属棒A、B、C。用以反映水位变化的情况。其中,A棒在

液位控制系统设计说明

目录 第1章绪论............................................................................................... - 1 - 第2章设计方案........................................................................................ - 2 - 2.1 方案举例......................................................................................... - 2 - 2.2 方案比较......................................................................................... - 3 - 2.3 方案确定......................................................................................... - 3 - 第3章硬件设计........................................................................................ - 4 - 3.1 控制系统......................................................................................... - 4 - 3.1.1 AT89C51单片机 ..................................................................... - 4 - 3.1.2 AT89C51的信号引脚............................................................... - 6 - 3.1.3 单片机最小系统 ....................................................................... - 7 - 3.2 感应系统......................................................................................... - 8 - 3.3 指示系统......................................................................................... - 9 - 3.4 液位控制系统................................................................................. - 10 - 3.5 电机与报警系统.............................................................................. - 11 - 第4章软件设计...................................................................................... - 14 - 4.1 延时子程序.................................................................................... - 14 - 4.2 感应系统程序................................................................................. - 14 - 4.3 指示系统程序................................................................................. - 15 - 4.4 电机和警报系统程序 ....................................................................... - 16 - 4.5 液位预选系统程序 .......................................................................... - 16 - 4.6 系统主流程图................................................................................. - 19 - 第5章系统测试...................................................................................... - 21 - 5.1 仿真测试过程................................................................................. - 22 - 5.2 仿真结果....................................................................................... - 24 -总结...................................................................................................... - 25 - 致谢...................................................................................................... - 26 - 参考文献................................................................................................... - 25 -附录1 系统仿真电路 ................................................................................ - 28 - 附录2 源程序.......................................................................................... - 29 -

西门子S7-200系列PLC控制水塔水位(含程序)

一、水塔水位 1、系统描述及控制要求 1.1 国内外发展现状调查 1.1.1 PLC及西门子S7-200系列PLC介绍 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器,使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后,为了方便和反映可编程控制器的功能特点,可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。 20世纪70年代中末期,可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初,可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期,是可编程逻辑控制器发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期,可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。 西门子S7-200 是一种小型的可编程序控制器,适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。 西门子S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛,覆盖所有与自动检测,自动化控制有关的工业及民用领域,包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如:冲压机床,磨床,印刷机械,橡胶化工机械,中央空调,电梯控制,运动系统。

基于单片机的水位控制系统设计

单片机原理及系统课程设计 专业:自动化 班级:自动化1201 姓名: 王文玉 学号:201209005 指导教师:苟军年 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2014年12月12日

基于单片机的水位控制系统设计 1 引言 单片机课程的学习,不仅要在课本上学到知识,更要在实际中得到锻炼。我认为要学好单片机这门课程,更重要的是要学会通过实践巩固学到的知识,只有把学到的知识通过实践不断体会理解,才能更好的掌握这门课程。本次课程设计我选择制作的题目是基于单片机的水位控制系统的设计,在此次课程设计中主要以水塔供水为例,进行设计介绍。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能,实现超高、低警戒水位报警,超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图,给出相应的软件设计流程图和C语言程序,并用Proteus软件仿真。 1.1 设计背景 水位控制系统是现今生活和工业一种比较实用的系统,其应用范围广泛,主要涉及水塔、水库和锅炉水位的控制等领域。以水塔供水为例,供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围,避免“空塔”、“溢塔”现象发生。目前,控制水塔水位方法较多,其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行,使水塔内水位保持恒定,以保证连续正常地供水。实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动,应采用电压控制水位,通过实时检测电压,测量水位变化,从而控制电动机工作状态,保证水位在正常范围内。 2 设计方案及原理 2.1通过水位变化上下限的控制方式 这种控制方式通过在水塔的不同高度固定不动的3根金属棒ABC,以感知水位的变化情况。A棒接+5V电源,B棒﹑C棒各通过一个电阻与地相连。利用51单片机为控制核心,设计成一个对供水箱水位能自动进行检测控制的系统。如果水塔水位处于警界低水位状态时,启动水泵,水泵开始正转,开始向水塔供水;如果水塔水位处于正常水位状态时,水泵停止工作,水泵停转;如果水塔水位处于警界高水位状态时,启动水泵,水泵开始反转,开始从水塔排水;供水系统出现故障时,自动报警;故障解除时,水泵恢复正常工作。 2.2水塔水位控制原理 在水塔内的不同高度处,安装固定不变的3根金属棒A、B、C,用以反映水

液位控制系统设计

液位控制系统设计 学院: 专业班级: 学生姓名: 指导老师:

液位控制系统设计 本文主要讲了压力传感器实现的液位控制器的设计方法,以单片机为核心。通过外围硬件电路来达到实现控制的目的,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,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。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。 。关键词:单片机;水位检测;控制系统;仿真 0 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。中国使用单片机的历史只有短短的30年,在初始的短短五年时间里发展极为迅速。1986 年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会,很多地区还成立了单片微型计算机应用协会,那是全国形成的第一次高潮。单片机应用技术飞速发展,我们上因特网输入一个“单片机”的搜索,将会看到上万个介绍单片机的网站,这还不包括国外的。电子界,在2003年7月,https://www.doczj.com/doc/395270046.html, (91 猎头网)在上海、广州、北京等大城市所做的一次专业人才需求报告中,单片机人才的需求量位居第一。大家都有些奇怪一块小小的片子,为何有这样的魔力?我们首先从它的构成说起:单片机,亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/0)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。正因为如此他才改变了我的生活它为我们改变了什么?纵观我们现在生活的各个领域,从导弹的导航装置,到飞机上各种仪表的控制,从计算机的网络通讯与数据传输,到工业自动化过程的实时控制和数据处理,以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等,这些都离不开单片机。以前没有单片机时,这些东西也能做,但是只能使用复杂的模拟电路,然而这样做出来的产品不仅体积大,而且成本高,并且由于长期使用,元器件不断老化,控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后,我们就将控制这些东西变为智能化了,我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路,核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了,成本也降低了,长期使用也不会担心精度达不到了。所以,它的魔力不仅是在现在,在将来将会有更多的人来接受它、使用它。据统计,我国的单片机年容量已达3 亿片,且每年以大约20%的速度增长,但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机,并不断地

水塔水位智能控制系统

摘要 水塔水位控制系统,根据水位传感器得知水塔内水位情况,水位传感器分为上限位传感器和下限位传感器,还有一个直接接上5V的传感器。当水塔上限位和下限位传感器电位为0时,电机运转,期间电机状态不变,直到下限位传感器和上限位传感器的电位不为0时,电机停转。当发生下限位传感器电位为0而上限位传感器电位不为0时,电机停转并报警。水塔水位控制电路设有光耦合器,通过光耦合器的通断控制电机运转与停转。同时设有LED 灯和蜂鸣器,报警时LED灯闪烁和蜂鸣器响。水塔水位控制器系统有四种状态,分别为电机运转状态、电机停转状态、保持状态和报警状态。各种状态皆由水位传感器传来的信号来判定并由单片机输出信号来执行,由此使得水位控制在上限位和下限位之间。 水塔水位控制系统的原理 1、功能要求 1)水塔水位下降至下线水位时,启动水泵上水。 2)水塔水位上升至上线水位时,关闭水泵。 3)水塔水位在上、下限水位之间时,水泵保持原状态。 4)供水系统出现故障时,自动报警。 2、基本原理 图1 水塔水位检测原理图 水塔水位控制原理图见图(1),图中两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限,在正常供水时,水位应控制在两条虚线代表的水位之间。B测量水位下限,C测量水位上限,A接+5V,B、C接地。 在水塔无水或水位低于下限水位时,B、C为断开,B、C两点电位为零(低电平“0” ),需要水泵供水,单片机输出低电平,控制电机工作供水。水位上升到B点,B接通,B点电位变为高电平“1”,C开关仍断开,C点仍为低电平,维持现状水泵继续供水。当水位上升到C点时,C接通。这时B、C均接通,B、C两点都为高电平,表示水塔水位已满,需水泵停止供水,单片机输出高电平,电机断电停止供水。水塔水位开始下降,水位在降到B点之前,B点电位为高、C点电位为低,单片机输出控制电平维持不变,仍为高。当水位降到B 点以下,B、C两点电平都为低时,单片机输出控制电平又变低.水泵供水。 B和p1.0、C和P1.1之间接4.7k 的电阻(下拉电阻),目的是为了保护单片机。单片机9

基于单片机的水塔水位控制系统的设计与仿真毕业论文

目录 绪论 (1) 1 总体方案 (2) 2 水位控制硬件设计 (3) 2.1电路总体框架图 (3) 2.2LED数码管显示 (3) 2.3电机驱动及显示 (4) 2.4水位检测电路 (5) 2.5声光报警电路 (6) 3 软件部分 (7) 3.1程序框图 (7) 4 PROTUSE仿真显示 (8) 总结 (11) 参考文献 (12)

绪论 当今社会,科技以迅雷不及掩耳之势的速度发展着,人民生活水平也在不断的提高。自动水位控制将给人们生活带来巨大的方便。由于单片机有极高的可靠性,微型性和智能性,单片机已经广泛应用于我们生活和学习中,我们可以在许多领域见到单片机的身影,,小到玩具家电行业,大到车载、舰船电子系统,遍及计量测试、工业过程控制、机械电子、办公自动化、工业机器人、军事和航空航天等领域都可以见到单片机的身影。 单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随即存储器RAM,只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、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。 中央处理器CPU是单片微型计算机指挥、执行中心,由它读程序并执行指令。CPU 功能,是以不同方式来执行各种指令。有的指令涉及到各个寄存器之间的关系;有的指令涉及到单片机核心电路内部各功能部件的关系;有的则与外部器件发生关系。总的来说CPU是通过复杂的时序电路来完成不同的指令功能的。 对于本设计单片机结构简单实用性强,功能齐全,技术先进,使实现这设计不难实现。同时,C语言是单片机的重要“组成”,如果能掌握好C语言编程,这将很大程度上提高了开发效率。

基于单片机的水位控制系统设计

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。在工业生产过程中,有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制,使之高精度地保持在给定的数值,如在建材行业中,玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。液位控制一般指对某一液位进行控制调节,使其达到所要求的控制精度。液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势: 1)直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。 2)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。 3) 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 综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。单片机自问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。一般,工业控制系统的工作环境差,干扰强,利用单片机控制就能克服这些缺点,因此单片机在控制领域得到广泛的应用,使用单片机控制液体液位是很好的选择。 目前我国在单片机测控装置研究、生产、应用中,取得了很大的成绩,总结了很多经验,但是各行业仍处于发展期,经调查,更多科研究所在这方面开展的工作更看重的是理论和算法,数年来这方面的研究的论文较多,着重生产实际的很少。在上海,新型的单片机测控装置与系统研究的生产基础较雄厚,在生产过程中需要新型的测控装置与系统,因此在不断的努力研究与开发。上海的工程技术研究人员更着重的是生产实际研究,对理论、算法和成果的论文较少;深圳在研制新型

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