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基于单片机的液位控制系统的设计摘要：作为许多工业生产中的重要参数之一，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。
本文主要设计利用单片机AT89S52实现对高塔进行水位的控制、把水位探测传感器探得高塔中的水位送给单片机以实现对水泵加水系统和显示系统的控制；同时采用不同颜色的发光二极管来表示不同的水位情况、分析工作原理。
关键词：工业生产;液位;测量;控制；0 引言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。
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。
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。
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。
1 总体方案设计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，本设计是水箱供水为模型，以单片机为基础的液位测量监控系统。
在高塔的内部设计一个水位探测传感器用来探测水位，同时系统初始化后会显示三个不同的范围，即低水位，正常水位，高水位。
低水位时送给单片机一个高电平，驱动水泵加水，红灯亮；正常范围的水位时，水泵加水，绿灯亮；高水位时，水泵不加水，黄灯亮。
它具有实时测量监控水箱液位高度并显示的功能，并根据实时水量与设置的上、下液位参数的比较，启动电机供水或停止水泵。
在启动电机与停止水泵时，实时记录时间点与电机状态。
液位测量高度≤5米，测量精度10%，AC220V供电。
2 系统电路设计2.1 AT89S52硬件设计由于单片机是液位控制系统设计的核心部分。
整个系统中的初始化（设置警戒液位的上下限，实时显示液位值以及键盘扫描等工作）、数据交换和处理都要受控于处理器，考虑到设备应具备低功耗、可靠性高和便携性等因素。
系统的扩展与外围设备配置的水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当的余地，以便进行二次开发。
基于单片机的水温水位控制系统设计设计基于单片机的水温水位控制系统需要考虑多个方面，包括硬件设计、传感器选择、控制算法等。
下面是一个简单的框架，供参考：1. 系统架构设计：•确定系统的功能模块，包括水温控制、水位控制、传感器接口、用户界面等。
2. 硬件设计：•选择合适的单片机，考虑到控制的实时性，通常选择性能较高的单片机，如Arduino、STM32等。
•设计电源电路，确保系统能够稳定工作。
•选择和设计合适的传感器接口电路，如温度传感器、水位传感器等。
3. 传感器选择和接口设计：•温度传感器：选择合适的温度传感器，如DS18B20，并设计接口电路进行连接。
•水位传感器：选择水位传感器，如浮球开关传感器，超声波水位传感器等，并设计接口电路。
4. 用户界面设计：•设计一个简单的用户界面，可以使用液晶显示屏（LCD）、LED 指示灯等，以显示当前水温、水位状态等信息。
•如果有需要，可以加入按键、旋钮等元件，以便用户进行设置和操作。
5. 控制算法设计：•制定水温和水位的控制算法，考虑到系统的实时性和稳定性。
•温度控制：可以使用PID（比例-积分-微分）控制算法，根据温度传感器的反馈调节加热器或冷却器的工作状态。
•水位控制：可以根据水位传感器的反馈，控制水泵的启停，以维持水位在设定范围内。
6. 通信模块设计（可选）：•如果需要，可以考虑加入通信模块，如Wi-Fi模块、蓝牙模块，使系统可以通过手机或电脑进行远程监控和控制。
7. 安全保护设计：•考虑加入安全保护机制，如过温保护、过水位保护等，以确保系统运行的安全性。
8. 软件编程：•编写单片机的控制程序，根据设计的算法进行编程。
•确保程序的鲁棒性，考虑异常情况的处理。
9. 调试和测试：•在实际硬件上进行调试和测试，确保系统稳定可靠。
10. 性能优化：•对系统进行性能优化，如功耗优化、响应速度优化等。
以上是一个基本的设计框架，具体的实现需要根据具体需求和条件进行调整。
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。
基于单片机的水位监测系统的设计与实现一、引言水位监测在许多领域都具有重要的作用，如水利工程、环境监测、农田灌溉等。
传统的水位监测方法存在着人工操作困难、数据处理复杂等问题。
因此，设计一个基于单片机的水位监测系统以自动化地实现水位的监测和数据采集具有重要意义。
二、系统设计2.1 系统概述本水位监测系统通过使用单片机作为中心控制器，借助传感器实时采集水位信息，并通过显示屏进行实时展示。
2.2 硬件设计2.2.1 单片机选择根据任务要求，选择适合的单片机进行设计，常见的单片机有STM32系列、Arduino、Raspberry Pi等，本设计选择STM32作为中心控制器。
2.2.2 传感器选择根据实际需求，选择合适的水位传感器，常见的有浮子式水位传感器、压阻式水位传感器等。
本设计选择压阻式水位传感器。
2.3 软件设计2.3.1 程序流程编写相应的程序，实现水位数据的采集和处理，以及显示屏的控制与展示。
2.3.2 数据处理在采集到的水位数据基础上，进行数据处理，如滤波、校正等，提高数据稳定性和准确性。
三、系统实现3.1 硬件实现根据设计要求，搭建硬件电路，将单片机和水位传感器进行连接，确保各部件正常工作。
3.2 软件实现编写相应的程序，通过单片机的IO口进行数据采集和处理，实时展示水位信息。
四、系统测试与结果分析4.1 测试方法利用水箱进行模拟测试，逐步调整水位并记录数据，验证系统的功能和准确性。
4.2 测试结果分析测试结果，对比设定和测量值，检验系统的准确性和稳定性。
4.3 结果分析对测试结果进行分析，讨论系统的优缺点，并提出改进和优化方案。
五、总结与展望5.1 总结通过本次设计与实现，成功搭建了基于单片机的水位监测系统，实现了水位数据的自动采集和实时展示。
5.2 展望进一步完善系统功能，并结合互联网技术，实现远程监测和数据云端存储，为水位监测提供更便捷的解决方案。
六、参考文献1.《单片机技术与应用》，杨文胜，电子工业出版社，2018年。
目录一、概述 (1)二、系统设计方案的确定 (1)2.1功能需求分析 (1)2.2系统设计方案的选择 (1)三、部分电路的设计 (2)3.1传感器 (2)3.2单片机电路设计 (3)3.2.1 AT89C51功能及引脚分布 (3)3.2.2 振荡方式的选择 (5)3.2.3 复位电路的设计 (5)3.3AD转换电路的设计 (6)3.3.1 ADC0809主要信号引脚的功能 (6)3.3.2 ADC0809和AT851单片机的连接 (7)3.3.3 转换数据的传送 (8)3.4键盘输入电路的设计 (9)3.4.1 按键去抖 (9)3.4.2 键盘扫描方法 (10)3.5数显输出电路的设计 (11)3.6报警及控制电路的设计（略） (12)四、软件设计部分 (12)4.1原理图的绘制 (12)4.2流程图的设计 (12)五、心得体会 (12)参考文献 (13)附录 (13)基于单片机的液位检测系统的设计一、概述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使用于电子产品中，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、解决问题和综合使用所学知识的潜能。
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使用。
通过对模型的设计可很好的延伸到具体使用案例中。
本设计基于AT89C51单片机，包括测量电路部分、AD转换部分、键盘输入控制部分、液位实时数显输出部分以及液位控制部分（原理图中不涉及），还可在此基础上添加报警器（不涉及）。
本设计只是概念性设计了电路部分，并不涉及具体的数值设定，未经过实际使用检测。
二、系统设计方案的确定2.1 功能需求分析（1）要求能够实现较高精度的测量（2）以单片机AT89C51为基础，设计外围电路。
（3）电路设计，包括AD转换模块、数显模块、键盘输入模块（4）对测量电路的各种精度指标进行测试（非线性误差、重复性、滞后、灵敏度、抗侧向能力大小、温变对灵敏度的影响等指标）。
两个基于单片机的液位控制系统设计介绍基于单片机的液位控制系统设计一集成芯片LM1042是用于检测液位的专用的集成电路，内部集成了所有控制热阻探针、检测热阻探针的短路和开路所需的监控电路，具有很强的功能。
LM1042使用热阻探针技术来测量非可燃性液体液面高度，能提供一正比于液位高度的输出，可进行单次或重复测量，所有控制热阻探针、检测热阻探针的短路和开路所需的监控电路都集成在LM1042芯片内部。
此外该芯片可采用线性输入或其它传感器信号作为输入信号。
LM1042液位检测器可以选择热阻或线性信号作为输入，具有集成有热阻探针的控制电路，LM1042液位检测器在复位时切换，延时功能可避免瞬态信号的影响，另外LM1042液位检测器具有探针短路、集成芯片LM1042是用于检测液位的专用的集成电路，内部集成了所有控制热阻探针、检测热阻探针的短路和开路所需的监控电路，具有很强的功能。
LM1042内部电路框图LM1042使用热阻探针技术来测量非可燃性液体液面高度，能提供一正比于液位高度的输出，可进行单次或重复测量，所有控制热阻探针、检测热阻探针的短路和开路所需的监控电路都集成在LM1042芯片内部。
此外该芯片可采用线性输入或其它传感器信号作为输入信号。
LM1042液位检测器可以选择热阻或线性信号作为输入，具有集成有热阻探针的控制电路，LM1042液位检测器在复位时切换，延时功能可避免瞬态信号的影响，另外LM1042液位检测器具有探针短路、开路检测功能。
总体方案简介测量部分：液位传感器采用LM1042液位检测器，并在端口接ADC0809的一个模拟量通道。
ADC0809和并行口扩展芯片8155直接相连，ADC0809的A、B、C均接地来选择第一路模拟通道。
键盘部分：鉴于键盘并不常用，所以上下限的输入采用中断方式。
一个接中断口1，另一个接至定时计数器0，把定时计数器0扩展为外部中断口。
显示部分：该部分由液晶显示器1602实现液位的显示，液晶显示器上显示液位的值。
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。
基于单片机的水箱液位检测系统
水箱液位检测系统是指利用传感器对水箱内液位进行实时监测，以便于及时掌握水箱内水位情况，有针对性地进行水位控制，避免
水箱出现溢水或缺水现象。
基于单片机的水箱液位检测系统包括传感器模块、单片机模块
和显示模块三个部分。
其中，传感器模块负责监测水箱内液位，将
液位信号传输给单片机模块；单片机模块通过对传感器信号的处理，来计算水位高度，并进行液位状态的判断和控制；显示模块则用来
显示水位状态和控制结果。
具体实现流程如下：
1. 选择适合的液位传感器，将其与单片机相连，采集液位数据，并将其转换成数字信号，传输给单片机模块处理。
2. 单片机模块对传感器传输的液位信号进行处理，计算液位高度，并判断液位状态是否处于正常范围内。
3. 若液位高度低于最低水位，单片机模块将自动打开水泵进行
加水，当液位高度高于最高水位时，单片机模块将自动关闭水泵进
行停泵。
4. 同时，单片机模块还可以将液位状态信息传输给显示模块，
并在液晶屏上显示当前水位高度和水位状态。
5. 最后，为了实现对液位状态的长期监测和数据存储，还可以
添加SD卡模块，将液位数据保存在SD卡中，以供后续分析和处理。
基于单片机的水温水位控制系统设计一、引言随着科技的不断发展，单片机技术在各行各业的应用越来越广泛，其在控制系统中的应用也越来越普遍。
水温水位控制系统在工业生产、农业灌溉和家用设备中都有着重要的作用。
本文将介绍基于单片机的水温水位控制系统的设计原理和实现方法。
二、系统设计原理1. 水温控制原理水温控制是指根据水的温度来控制加热或散热装置，使水温保持在设定的范围内。
在本设计中，使用DS18B20数字温度传感器来检测水温，当水温超过设定温度时，控制加热装置进行加热；当水温低于设定温度时，关闭加热装置或者进行散热。
2. 水位控制原理水位控制是指根据水位高低来控制水的进出，保持水位在设定范围内。
在本设计中，使用水位传感器来检测水位高低，当水位低于设定水位时，控制水泵进行进水；当水位高于设定水位时，关闭水泵或者进行排水。
三、系统硬件设计1. 单片机选择在本设计中，选择常用的STM32系列单片机作为控制核心，其具有强大的计算能力和丰富的外设接口，非常适合控制系统的设计。
2. 传感器选择选择DS18B20数字温度传感器和水位传感器作为水温水位检测的传感器，其精度高、响应快、稳定性好，能够准确地检测水的温度和水位。
3. 控制装置选择根据水温水位的检测结果，使用继电器、电磁阀等控制装置来控制加热装置和水泵的启停，实现对水温水位的精确控制。
四、系统软件设计1. 温度和水位检测编写相应的程序，通过单片机与温度传感器和水位传感器进行通信，实时获取水温水位的数据，并进行相应的处理。
2. 控制策略设计根据水温水位的检测数据，设计控制策略，确定加热装置和水泵的启停时机，使系统能够快速、稳定地对水温水位进行控制。
3. 人机交互界面设计设计人机交互界面，通过LCD显示屏或者触摸屏，实时显示水温水位的数据和系统工作状态，提供操作界面，方便用户对系统进行监控和控制。
五、系统实现和调试在硬件和软件设计完成后，进行系统的实现和调试，验证控制系统的准确性和稳定性，根据实际情况进行相应的调整和优化。
基于单片机的水箱液位监测控制系统设计摘要液位监测系统在很多的地方都会用到，例如在工厂的生产当中，液位控制是否得当就会影响生产产品的质量和美观，在生活当中，我们离不开水的利用，常常需要对水箱或水塔水位的监测，液位监测系统也与我们的生活息息相关，它关系着我们生活的品质和效率，所以我们要对液位进行连续的监测和控制。
本文的设计的是利用AT89C51单片机实现对水箱液位监测，通过分析领域条件下，在其系统中通过液位变送器获取信息（4-20mA），其采集电流太小而不容易测量，所以需要用放大电路对其放大，通过处理后，由模数转换变换为二进制数传入单片机，它可以对数据进行实时的处理。
并在本文的软件设计当中介绍了本次系统的电路原理图和软件编写时所需的流程图，然后通过显示电路把采集到的液位高度值显示给我们。
最后通过Keil C51软件编写出本次系统所需要的程序，同时在Proteus软件里进行仿真，实现了对液位监测。
通过该设计的运用，满足了间接测量，自动的控制及其管理的目的。
关键词：单片机；液位控制；Proteus仿真AbstractLiquid level monitoring system are used in many places, such as in the production of the factory, liquid level control properly will affect the production of products, the quality and appearance, in the life, we can use of water, often need to the water tank or water tower water level monitoring, liquid level monitoring system is closely related with our life, it relates to the quality and efficiency of our lives, so we have to continuously monitor and control the liquid level.The design is implemented by AT89C51 SCM of water level monitoring, through the analysis of field conditions and in the system through the liquid level transmitter (20mA) to obtain information, the current collection is too small and not easily measured, so it is necessary to amplifier circuit for amplifying the, through processing, by the modulus transform as a binary number of incoming MCU, it can real time of data processing. And in the design of software in this article introduced flow chart of the system circuit schematic diagram and software compiling, and through the display circuit the collected liquid height values are shown to us.At last, the program of the system is written by C51 Keil, and the simulation is carried out in the Proteus software, and the liquid level monitoring is realized. Through the application of this design, it can meet the indirect measurement, and the purpose of the control and management.Keywords：SCM; liquid level control; Proteus simulation目录第一章绪论 01.1课题研究目的及意义 01.2国内外研究及发展现状 01.3课题研究方案 (1)第二章液位检测技术及工作原理 (3)2.1液位检测技术的概述和传感器种类 (3)2.2传感器选型及其工作原理 (4)第三章系统的硬件电路设计 (6)3.1单片机 (6)3.2前置放大器电路 (9)3.3A/D转换器电路 (10)3.4晶振 (12)3.5看门狗电路 (13)3.6键盘电路 (14)3.7显示电路 (15)第四章软件设计 (17)4.1软件结构流程图 (17)4.2显示计算 (18)4.3P ROTEUS仿真及结果 (19)第五章总结 (20)参考文献 (21)谢辞 (29)第一章绪论在现代化的生产中的每个生产细节中都会运用到对水位高低的监测，随着技术的发展，我们对它的精度要求也越来越高了，而且还要适应于不一样的环境里面，例如高温、高压、强腐蚀等环境，其中它的精度也影响着工业生产的质量，所以液位监测控制系统对于我们工业生产当中起着很大重要的作用，对这个系统的研究也慢慢的得到我们重视。
基于单片机的液位控制系统的设计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.本文从系统方案选择与论证，硬件电路设计,系统软件与上位机软件设计等几个方面介绍了基于单片机的液位测量监控系统的设计过程,最终实现了液位的实时测量与监控。
最后,本文总结了设计过程中出现的问题及解决方法，简要叙述了所获数据的处理方法，引出了进一步设计开发的思路.关键词：单片机；液位测量；实时监控；串口通信The Design of Liquid Level Control System Based on MCUAbstractThe liquid level measurement is widely used in industry，economy, life and other fields。
This design take the water tank water supply as a model，uses in carries on the survey to the water tank fluid position signal to monitor the record。
The liquid level measurement device base on MCU is widely used because of many characteristics such as high measurement accuracy, good repeatability, low power consumption and long useful time。
摘要介绍一种基于单片机实现的水箱液位控制系统的设计方法，该控制系统以单片机为核心，通过外围硬件电路来达到实现控制的目的。
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。
本文根据毕业设计任务书得要求重点分析了单片机的水箱液位PID控制系统的工作原理、特点、PID匹配关系等。
关键词：自动检测系统；过程控制；电路结构；PID设计；单片机Based on SCM Tank Level Control System DesignAbstractIntroduces a method based on single chip microcomputer control system of water level, the design method of control system based on singlechip, through the peripheral hardware circuit to realize the aim of control. According to need to set the level control, along with alarm, high altitude display function, due to the increased gas pressure sensor, which does not contact with liquid surface, poisonous, corrosive liquid level control, and has high value. This controller can be used not only in the school teaching research, also can be used in the actual production, is the relatively lack of a product. According to requirements of graduation design specification mainly analyzed the water level chip PID control system of the working principle, features, PID matching relation, etc.Keywords:Automatic;detection;system;Process;control;Circuitstructure;PIDdesign.目录摘要 (Ⅰ)A b s t r a c t (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 过程控制系统的发展动态 (1)1.2 生产过程的现代控制技术和控制方法 (3)1.3 过程控制系统发展状况 (4)1.3.1 过程控制系统体系结构的发展 (4)1.3.2 过程控制检测仪表和执行机构的发展 (5)1.3.3 过程控制策略的发展 (6)1.4 课题设计的目的和意义 (7)第2章液位控制系统分析 (8)2.1 过程控制系统的特点 (8)2.2 单溶液位系统 (10)2.3 双容液位系统 (11)2.4 本章总结 (12)第3章水箱液位控制系统的设计方案 (13)3.1 总体设计方案 (13)3.2 调节器的设计 (13)3.3 水箱液位控制系统的软件设计 (20)3.4 本章总结 (22)结论 (23)参考文献 (24)附录 (25)致谢 (26)基于单片机的水箱液位控制系统设计第1章绪论随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制系统广泛应用于电子产品中，为了使我们对单片机控制的智能型控制系统有较深的了解。
基于单片机的水位控制系统设计水位控制系统是一个广泛应用于水处理、工业生产、农田灌溉等领域的自动化控制系统。
基于单片机的水位控制系统设计可以实现对水位的监测、判断和控制，以满足不同应用场景下的需求。
本文将从系统设计的背景、硬件设计和软件设计三个方面进行详细介绍。
一、系统设计的背景水位控制系统的设计是为了解决水位监测和控制的问题。
在许多场景下，人工对水位进行监测和控制工作效率低，且易出现错误。
因此，基于单片机的水位控制系统设计就显得尤为重要。
通过该系统的设计，我们可以实现对水位的自动监测和控制，提高效率和准确性。
二、硬件设计硬件设计是水位控制系统的基础，主要包括传感器、单片机、继电器和执行器等组成部分。
1.传感器：传感器是水位控制系统的核心部分，用于实时监测水位的变化。
常用的传感器有浮球传感器和水压传感器。
浮球传感器通过浮子的上升和下降来检测液位的高低，而水压传感器则是通过测量液体对其施加的压力来确定液位高低。
2. 单片机：单片机是水位控制系统的控制核心，负责对传感器采集到的数据进行处理和判断，并控制继电器和执行器的工作。
常用的单片机有51单片机和Arduino等。
3.继电器：继电器用于实现对水泵等执行器的控制。
当水位过低时，继电器会触发并启动水泵，增加水位；当水位过高时，继电器会触发并关闭水泵，减少水位。
4.执行器：执行器是水位控制系统的最终执行部分，常见的有水泵、电磁阀等。
执行器的选择需要根据具体应用场景和要求来确定。
三、软件设计软件设计是基于单片机的水位控制系统的重要组成部分，主要包括数据处理和控制逻辑的设计。
1.数据处理：单片机通过传感器采集到的数据进行处理和分析判断。
例如，通过比较当前水位与设定水位的差值来判断是否需要控制执行器的启停。
2.控制逻辑：根据具体需求设计水位控制逻辑，例如，当水位低于设定水位时，启动水泵将水注入；当水位高于设定水位时，关闭水泵停止注水。
3.用户界面：有些系统可能需要用户交互，因此可以设计一个简单的用户界面，用于设置设定水位、显示当前水位和控制系统的工作状态等。
基于单片机的水箱控制系统的设计水箱控制系统是一种基于单片机的自动控制系统，用于监测和控制水箱的水位。
它可以根据设定的水位，自动控制水泵的启停，确保水箱始终保持在设定的水位范围内。
本文将详细介绍该水箱控制系统的设计。
在设计水箱控制系统之前，需要明确系统的功能需求和技术限制。
在此我们假设需要实现以下功能：1.水位检测：实时检测水箱的水位，可以使用浮球或者超声波传感器进行水位检测。
2.水泵控制：根据设定的水位范围，自动控制水泵的启停，可以使用继电器进行水泵的控制。
3.显示功能：在液晶显示器上显示当前的水位和系统状态。
4.报警功能：当水位超出上下限范围时，触发报警功能，可以使用蜂鸣器发出警报声。
基于以上需求，我们可以进行水箱控制系统的设计。
首先，需要选择合适的单片机开发板。
常用的选择包括Arduino和STM32等，这些开发板具有丰富的GPIO口和通信接口，非常适合本系统的需求。
其次，需要选择合适的传感器来检测水位。
浮球传感器是常用的水位传感器之一，其工作原理是通过浮球的上下浮动来检测水位的高低。
另外，超声波传感器也可以用于水位检测，其工作原理是通过发射和接收超声波来测量物体与传感器之间的距离。
两种传感器的选择应根据具体的应用场景和需求进行决定。
接下来，需要选择合适的继电器来控制水泵。
继电器是一种用于控制高功率负载的开关设备。
我们可以选择合适的继电器将水泵与单片机连接起来，从而实现水泵的启停控制。
系统的主控单片机需要编写相应的程序来实现水位的监测和水泵的控制。
在程序设计中，可以采用中断方式来实时检测水位传感器的输出，并据此控制水泵的启停。
同时，可以在程序中设置相关的条件判断，当水位超出预设的上下限范围时，触发相应的报警功能。
最后，还需设计显示和报警功能。
可以通过连接液晶显示器来显示当前的水位和系统状态，通过连接蜂鸣器来发出报警声。
这些外部设备的控制可以通过单片机的GPIO口来实现。
总结而言，基于单片机的水箱控制系统设计涉及到硬件选择、传感器选择、继电器选择、程序设计以及外部设备的连接和控制等多个方面。
基于单片机的水箱控制系统的设计水箱控制系统是一种用于智能化控制水箱水位、供水和排水的设备。
它主要由单片机、传感器、执行器和人机界面组成。
本文将详细介绍水箱控制系统的设计思路和具体实现。
一、设计思路水箱控制系统的设计目标是实现对水箱水位的自动控制，保持水箱水位在合理范围内，同时能够自动供水和排水。
为了达到这个目标，可以按照以下步骤进行设计：1.确定控制策略：根据水箱的不同需求，确定控制策略。
例如，可以通过浮球传感器来检测水位，当水位低于预设值时，自动启动水泵进行供水；当水位高于预设值时，自动启动排水泵进行排水。
2.选择合适的传感器和执行器：根据控制策略确定需要使用的传感器和执行器。
例如，可以选择水位传感器、温度传感器和电磁阀作为传感器和执行器。
3.设计硬件电路：根据传感器和执行器的特点，设计硬件电路。
例如，使用单片机作为控制核心，将传感器和执行器连接到单片机的输入输出口。
4.编写控制程序：根据控制策略和硬件电路，编写控制程序。
例如，通过单片机的输入引脚读取传感器的数值，通过输出引脚控制执行器的开关。
5.设计人机界面：为了方便用户操作和监控水箱的工作状态，设计一个简单直观的人机界面。
例如，可以使用液晶显示屏显示水箱的水位和温度，使用按键进行参数设置。
二、具体实现1.控制策略：我们选择使用浮球传感器来检测水位。
当水位低于预设值时，自动启动水泵进行供水；水位高于预设值时，自动启动排水泵进行排水。
2.传感器和执行器选择：选择合适的浮球传感器、温度传感器、水泵和排水泵。
3.硬件电路设计：将传感器和执行器连接到单片机的输入输出口。
通过电平转换电路将传感器的模拟信号转换为单片机可以接受的数字信号。
4.控制程序编写：编写控制程序，通过配置单片机的输入输出口，实现对传感器和执行器的控制。
例如，通过读取浮球传感器的数值来判断水位高低，控制水泵和排水泵的开关。
5.人机界面设计：设计一个简单直观的人机界面，可以使用液晶显示屏显示水位和温度，使用按键进行参数设置。
摘要液位监测系统在很多的地方都会用到，例如在工厂的生产当中，液位控制是否得当就会影响生产产品的质量和美观，在生活当中，我们离不开水的利用，常常需要对水箱或水塔水位的监测，液位监测系统也与我们的生活息息相关，它关系着我们生活的品质和效率，所以我们要对液位进行连续的监测和控制。
本文的设计的是利用AT89C51单片机实现对水箱液位监测，通过分析领域条件下，在其系统中通过液位变送器获取信息（4-20mA），其采集电流太小而不容易测量，所以需要用放大电路对其放大，通过处理后，由模数转换变换为二进制数传入单片机，它可以对数据进行实时的处理。
并在本文的软件设计当中介绍了本次系统的电路原理图和软件编写时所需的流程图，然后通过显示电路把采集到的液位高度值显示给我们。
最后通过Keil C51软件编写出本次系统所需要的程序，同时在Proteus软件里进行仿真，实现了对液位监测。
通过该设计的运用，满足了间接测量，自动的控制及其管理的目的。
关键词：单片机；液位控制；Proteus仿真AbstractLiquid level monitoring system are used in many places, such as in the production of the factory, liquid level control properly will affect the production of products, the quality and appearance, in the life, we can use of water, often need to the water tank or water tower water level monitoring, liquid level monitoring system is closely related with our life, it relates to the quality and efficiency of our lives, so we have to continuously monitor and control the liquid level.The design is implemented by AT89C51 SCM of water level monitoring, through the analysis of field conditions and in the system through the liquid level transmitter (20mA) to obtain information, the current collection is too small and not easily measured, so it is necessary to amplifier circuit for amplifying the, through processing, by the modulus transform as a binary number of incoming MCU, it can real time of data processing. And in the design of software in this article introduced flow chart of the system circuit schematic diagram and software compiling, and through the display circuit the collected liquid height values are shown to us.At last, the program of the system is written by C51 Keil, and the simulation is carried out in the Proteus software, and the liquid level monitoring is realized. Through the application of this design, it can meet the indirect measurement, and the purpose of the control and management.Keywords：SCM; liquid level control; Proteus simulation目录第一章绪论 (1)1.1课题研究目的及意义 (1)1.2国内外研究及发展现状 (1)1.3课题研究方案 (2)第二章液位检测技术及工作原理 (4)2.1液位检测技术的概述和传感器种类 (4)2.2传感器选型及其工作原理 (5)第三章系统的硬件电路设计 (7)3.1单片机 (7)3.2前置放大器电路 (8)3.3A/D转换器电路 (9)3.4晶振 (11)3.5看门狗电路 (12)3.6键盘电路 (13)3.7显示电路 (14)第四章软件设计 (16)4.1软件结构流程图 (16)4.2显示计算 (17)4.3P ROTEUS仿真及结果 (17)第五章总结 (19)参考文献 (20)谢辞.......................................... 错误!未定义书签。
第一章绪论在现代化的生产中的每个生产细节中都会运用到对水位高低的监测，随着技术的发展，我们对它的精度要求也越来越高了，而且还要适应于不一样的环境里面，例如高温、高压、强腐蚀等环境，其中它的精度也影响着工业生产的质量，所以液位监测控制系统对于我们工业生产当中起着很大重要的作用，对这个系统的研究也慢慢的得到我们重视。
液位的监测和控制是以物理学、控制理论、电子技术、硬件所结合的一门自动化技术，也是随着适应现代工业生产而运应而生的产物。
自从计算机技术在二十世纪九十年代在我国得到很快的发展之后，性能不断提高，计算机技术也广泛的运用于我国工厂的生产里面，使我们国家的工业生产省出很多人力和生产出的产品更加优质，同时随着科学技术的发展，一些高精度的液位变送器也随之出现，增强了我们对液体的测量水平。
例如本文介绍的单片机技术在大规模集成电路的发展后，单片机技术变得更加的完美，它具有强大的应用手段、低成本、体积小等特点，其强大的性价比和便宜的控制手段吸引着越来越多的客户，计算机的发展也提供给我们更多的控制方式，同时也提高了控制的效率和精度。
1.1 课题研究目的及意义本课题来自于现实的生产当中，液位是各个行业生产中很重要的被控参数。
在实际生产中，监测与控制的精度直接关系着我们的生产水平、成本、经济收益和设备的安全系数。
那么，对液位监测系统的研究和开发在生产当中就显得非常的重要和关键。
本课题是基于单片机实现对水箱里水的高度的控制，不仅对于工厂各种环境有着很好的适应性，而且还能进行远距离传输，随时对液位进行计算机控制，这样很大程度上减小人工方法的失误，同时也提高在工厂生产过程里的安全性和效率，而且也能对液位这个参数也能进行了精确且智能的监测。
1.2 国内外研究及发展现状液位监测控制系统在我国虽然起步比较晚，但是随着我国经济的快速发展，国家增加了各个基础行业的金钱投入，相应的技术也得到了很大的发展。
例如在上海星伸仪表有限公司生产的UYB-2000系列射频电容物位计，不仅测量液体变化的精度达到错误!未找到引用源。
，而且探头的对温度、压力适应范围也非常的大，同时其变送器在工作当中能够正常使用在电导率不低于10-3s/m的工作环境当中，其功能非常的强大。
另外在上海自动化仪表五厂所生产的UYZ-5002电容式液位变送器、RF-9400型物位计也相当的出色，量程精度能够达到0.3～0.5%，通过并达到国际测试的各项指标，在国际上取得承认。
目前，我们国家的变送器的市场集中度较高，主要技术都聚集在北上广等发达城市，但是在整个市场来说占主导地位的是以美国DREXELBROOK公司、日本松岛等公司为代表的国外品牌产品，据统计，全世界的工厂正在使DREXELBROOK公司的液位传感器达到三万多个。
与这些发达国家相比，他们起步早，资金雄厚，在早期积累了很多各个方面的经验，例如在美国，在早期就投入大量的资金和人力，现在生产出的变送器不仅功能完善、性能可靠、自动化程度高，而且相对国内精度高上许多。
在美国的DREXEALBROOK公司研发Universall液位变送器精度达到0.1%，量程达到3000pF，并且能够通过通信协议与其他的变送器仪表组成网络，实现整体的控制[1]。
近些年来，经过一些科研人员的不懈努力，技术得到不断的提高和成本的下降，使我国的产品在国际上市场的份额也越来越高，从2005年的19%左右提高到41%左右。
同时我国经济的飞速发展，刺激着工业自动化的增长，给变送器行业提供了更大的舞台。
液位检测控制技术在未来的工业发展当中一定会朝着高精度、集成化的发展，除了能消除粉尘、强腐蚀等恶劣环境对检测的影响外，还要能实现通讯协议更加齐全、稳定性越来越高等。
1.3 课题研究方案研究方案如图1-1所示，在这个系统中用到的是以AT89C51单片机为控制基础，其外围有信号采集、处理、显示等组件。
其具体的研究方案为液位变送器在0-10m内进行连续测量，并且要求测量精度达到±0.5%。
当液位发生变化时，液位变送器可将液位的变化线性的转成4-20mA的直流信号送入前置运算放大电路中，经过前置运算放大电路对直流信号进行处理，使4-20mA的电流线性的转变为0-5V的电压，然后通过A/D转换器把液位变送器采集到的数据转化成系统可识别的二进制数字。
并在系统中设计复位、晶振、键盘以及显示等电路与单片机相连接，其中复位电路是在运行故障时进行复位，使系统恢复正常的工作，在整个系统的工作当中需要晶振提供工作时所需的脉冲信号。
经过一系列的计算之后，把变送器采集到的液位高度以数字的方式表现到LED显示屏中，其中键盘电路可以在系统的运行当中设置参考液位值，并能够实现功能的切换和加减的操作，从而达到对水高度变化的连续监测，并把监测到的高度数值显示到显示数码管上。
图1-1 系统结构框图第二章液位检测技术及工作原理2.1 液位检测技术的概述和传感器种类液位检测是对被测液体的变化量进行监测，它应用于各个行业当中，其液位都是不可或缺的参数，液位高度及变化要被记录下来，以保证生产当中的安全和产品的质量，所以在企业当中，需要对液位的监测及控制。
目前，为了适用于各种环境和需求的精度，国内外研究出很多方法和产品，大致有以下的几种方法：（1）压力式液位传感器压力式液位传感器是采用静压测量的原理，它的测量方法可以分为差压法和压力法，差压法是适用于在密闭的容器中，因为在密闭的容器中或多或少都会保留住气体，那么这些被保留在容器里的气体的压力会随着液位的变化发生改变，然而在敞口的容器中，大多都是采用压力法，不同的液位会给传感器正面不同的压力，受到的压力会被导气不锈钢管传入正压室，其中大气压被传入负压室，以此来背面受到的压力就会被消除。
