基于-单片机的水位检测和控制系统
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电子信息工程实验教学中心《综合课程设计》设计报告
完成日期:2015/6/30
目录
摘要 (1)
1 绪论 (3)
1.1 项目研究背景及意义 (3)
1.2 课题现状 4
2 总体设计方案及论证 (3)
2.1 总体方案设计 (3)
3 硬件实现及单元电路设计 (4)
3.1 设计原理 (4)
3.2 设计方案 (5)
3.3 传感器模块 (5)
3.3.1 传感器的选择 (6)
3.4 系统工作原理............................................................... 错误!未定义书签。
3.5 水位显示电路 (7)
3.6 外部晶振时钟电路的设计 (8)
3.7 时钟电路的设计 (9)
3.8 自动报警电路 (10)
3.9 中央处理器模块 (10)
3.10 继电器控制模块 (11)
3.11 水位检测系统仿真图
14
4 软件设计 (15)
4.1 主程序工作流程图 (15)
5 总结 (15)
6 参考文献 (15)
附录 (16)
附件1:原理图 (16)
附件2:仿真图 (16)
附件3:元件清单 (17)
附件4:程序................................................................................. 错误!未定义书签。
摘要
随着社会的发展,科技的进步以及人们生活水平的逐步提高,各种方便与生活的自动控制系统开始进入了我们的生活,单片机作为微型计算机发展的一个重要分支,具有高可靠性、高性能价格比、低电压、低功耗等优势,以其为核心的自动控制系统赢得了广泛的应用。
该课程设计的题目是基于单片机的水塔水位控制,在此水塔水位控制系统中,检测信号来自插入水中的4个金属棒,以感知水位变化情况。工作正常情况下,应保持水位在某一围,当水位变化发生故障的时候,及时关断电机电源,发出声、光报警信号。其目的在于对单片机技术的应用,由单片机实现自动运行,使水塔水位始终保持在一定围,以保证连续正常地供水。该课程设计给出以STC89C51单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计,实现水位的检测控制、处理和报警等功能,并在Proteus软件环境下模拟仿真。实验结果表明,该系统具有良好的检测控制功能,可移植性和扩展性好。
关键词:水位传感器STC89C51
1. 绪论
1.1 项目研究背景及意义
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。
本设计是利用STC89C52单片机设计一种水位控制系统。主要是基于单片机的硬件设计以及程序设计, 包括测量电路部分、液位实时数显输出部分以及液位控制部分,还在此基础上添加蜂鸣器。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,经过了实际应用检测。
该系统实现了水位监测,水位控制,水位显示,故障报警功能。在设计中主要采用了传感技术、单片机技术、弱电控制强电技术、C语言编程等技术。本文还讲述了水位控制系统工作的基本原理,介绍了电路接口原理图,给出了相应了设计流程图和C语言程序。
本文主要是为了更多得了解单片机,掌握单片机的组成部分和控制原理,最终达到设计出“单片机水位控制系统的”的目的。实验证明,单片机控制的水位控制系统的硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可靠,充分发挥了单片机的性能,可以大大的提高单片机的开发效率。
1.2 课题现状
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。
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