株洲师范高等专科学校物理与电子工程系毕业论文水位监测报警系统
姓名 :秦雄
指导老师 :肖利君
专业 :应用电子技术
班级 :07级应用电子班
学号 :04207122
时间 :2010-5-5至 2010-5-28
摘要
本水位监测报警器主要目标是使用 5V 低压直流电源(也可以用 3节 5号电池代替就可以对 5~15厘米的水位进行监测,用 LED 显示和数码管显示水位,并可以对不再此范围内的水位发出报警。主要采用 CD4066、 74LS86、 74LS32、 CD4511芯片,再加上数码管、蜂鸣器、发光二极管、电阻这些器件组成一个简单而灵敏的监测报警电路, 操作简单, 接通电源即可工作。因为大部分电路采用数字电路, 所以本水位监测报警器还具有耗能低、准确性高的特点。
关键字:译码电路,报警电路,监测电路
Abstract
The water level alarm monitoring the use of 5 V low-voltage DC power (can also use three batteries replaced on the 5th will be able to 5 to 15 centimeters of water level monitoring, with LED display and digital display of water level, and this can no longer Within the scope of a water level alarm. Mainly CD4066, 74LS86, 74LS32, CD4511 chips, coupled with digital control, buzzer, light-emitting diode, the resistance of these devices composed of a simple and sensitive monitoring alarm circuits. Because the
majority of circuits using digital circuitry, so the water level monitored alarm system also has low energy consumption, high accuracy of the characteristics.
Keyword: Decoding circuit alarm circuit monitoring circuit.
目录
摘要 ............................................................................................................................ I目录 ........................................................................................................................... II第1章绪论 .................................................................................................................. 1第 2章总体方案 .......................................................................................................... 3 2.1系统总方案设计 ............................................................................................... 3 2.2各模块电路方案分析与设计 ........................................................................... 3 2.2.1水位信号模块的选择 ............................................................................. 3 2.2.2信号转换模块的选择 ............................................................................. 4 2.2.3编码模块和数码显示模块的选择 ......................................................... 4第 3章系统的芯片概
述 .............................................................................................. 5 3. 1 CD4066双向模拟开关芯片的介绍 ............................................................... 5 3 1.1 CD4066芯片的内部结构 ...................................................................... 5 3.1.2 CD4066芯片的引脚功
能 ...................................................................... 5 3.2. CD4511显示译码器的芯片介
绍 ................................................................... 6 3.3 74LS32和 74LS86芯片的分
析 ...................................................................... 8 3 3.1 74LS32和 74LS86芯片的内部方框图 ................................................ 8 3.3.2 74LS32芯片的引脚功能介
绍 . .............................................................. 9第 4章系统电路设
计 ................................................................................................ 10 4.1 水位信号模块、信号转换模块、发光管显示模块电路设计 .................... 10 4.1.1 三模块主要设计电路图 ...................................................................... 10 4.1.2 电路工作原
理 ...................................................................................... 11 4.2 数码管显示模块、报警模块、编码模块电路设计 .................................... 12 4.2.1 三模块主要设计电路
图 ...................................................................... 12 4.2.2 电路工作原
理 ...................................................................................... 12 4.3 系统总电路图及工作原理 ............................................................................ 13第 5章系统调
试 ........................................................................................................ 15 5.1 调试工具:.................................................................................................... 15 5.2 调试环境:.................................................................................................... 15 5.3 测试过程:.................................................................................................... 15总
结 .......................................................................................................................... 17参考
文献 ...................................................................................................................... 18致
谢 .......................................................................................................................... 19附
录 .......................................................................................................................... 20附录
1................................................................................................................. 20附录
2 (21)
第 1章绪论
现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新
工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。在工业、国防、科研等许多应用领域, 智能检测系统正发挥着越来越大的作用。检测设备就
像神经和感官, 源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息, 成为人们认识
自然、改造自然的有力工具。现代的广义智能检测系统应包括一切以计算机 (单
片机、 PC 机、工控机、系统机为信息处理核心的检测设备。因此,智能检测系统
包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软件环节。从某种
程度上来说,智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。随着我国经济科技的不断发展, 各种智能监测技术都得到长足发展, 智能水位控制在日常
生活及工业领域中应用相当广泛, 比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而以往水位的检测是由人工完成的, 值班人员全天候地对水位的变化进行监测, 用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。然后主控室再开动电机进行给排水。很显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。同时也容易出差错。因此随着自动化技术的发展, 水位监测技术也得到了突飞猛进,
为人们的生产生活带来了许多方便。大到可用于水库、湖泊、池塘水位的检测, 小的可以用于鱼缸、锅炉水位等的检测。水位检测可以有多种实现方法,如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等,在这里我选择了数模逻辑电路的方法来监测水位, 利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化, 把测量到的水位变化转换成相应的电信号, 再通过总体电路, 完成相应的水位显示控制和报警功能。具体设计内容
如下 :
首先, 自己对系统的总体方案进行了设计, 经过几天的思考论证, 根据设计要求, 本系统主要由六个大的模块组成, 分别是:水位信号模块, 信号转换模块, 发光管显示模块, 数码管显示模块, 报警模块, 编码模块。总体方案设计好以后, 然后自己分别
对各模块的电路进行了分析与设计。首先对水位信号模块的分析, 考虑到分辨率要求不高和信号处理的难度,我决定采用触点的方法 , 即在每个水位点放置一个触点, 当水位达到该触点时就可得到一个信号。然后是对信号模块的分析选择,考虑到系统工作时的稳定性,决定使用 CD4066双向模拟开关,把
1
微弱的水位信号转换为稳定的电位信号。最后对于编码模块和数码模块的选择, 考虑到电路的可靠性和各种芯片的常用程度,自己使用了异或门 74LS86和或门
74LS32组成一个特殊的编码电路对个位的数进行编码。当对各模块分析选择完成以后, 接下来就是对系统中各主要芯片的概述, 自己通过查阅图书馆的资料和在网
上收集资料,分别对 CD40066双向模拟开关芯片, CD4511显示译码器芯片, 74LS32
和 74LS86芯片的各引脚功能进行了图表概述。当做完这些工作以后,然后就是对
系统电路的设计。首先是对水位信号模块、信号转换模块、发光管显示模块的电路设计(图 4.1 。接下来是对数码管显示模块、报警模块、编码模块的电路设计(图4.2 。接下来就是对系统的主要工作原理的概述。当以上工作完成以后,最后就是对整个系统的做了一个简单调试,调试基本成功。
第 2章总体方案
2.1系统总方案设计
根据设计要求, 本系统主要由水位信号模块、信号转换模块、发光管显示模块、数码管显示模块、报警模块、编码模块等模块构成。其系统方案框图如下图所示:
图 2.1.1系统方案方框图
2.2各模块电路方案分析与设计
2.2.1水位信号模块的选择
方案 1:采用电容的原理,用两块平行的长方形铜板作为电极放在水中,可以通过检测两电极间的电信号可知水位的变化情况。优点:结构简单、水位分辨率可大大提高 ; 缺点:容易受水质的影响产生误差,信号为模拟信号,不方便处理。
方案 2:采用触点的方法,在每个水位点放置一个触点,当水到达该触点时就可得到一个信号。优点:灵敏度高、得出的时数字信号容易处理;缺点:分辨率不好提高,分辨率越高触点越多,越难编码。
考虑到分辨率要求不高和信号处理的难度,排除干扰因素,采用方案 2。
2.2.2信号转换模块的选择
方案 1:使用三极管把微弱的水位信号放大以驱动其他模块的工作。优点:成本低;缺点:工作不够稳定,使用数量多。
方案 2:使用 CD4066双向模拟开关,把微弱的水位信号引到 CD4066的控制端, CD4066的输入端都接电源,这样就能把微弱的水位信号转换为稳定的电位信号。优点:工作稳定可靠,便于集成化 ; 缺点:成本高。
信号转换模块的工作影响的各个模块的正常工作采用方案 2。
2.2.3编码模块和数码显示模块的选择
方案 1:使用 2块 8— 3线编码器组合构成 16— 4的编码电路,再经过一个显示译码器直接驱动数码管显示。优点:电路结构简单;缺点:要编码的信号不够 16个,造成浪费,显示译码器不好找。
方案 2:使用异或门 74LS86和或门 74LS32组成一个特殊的编码电路对个位的数进行编码,当水位高于 10厘米时,十厘米信号直接驱动十位数码管显示“ 1” ,在经CD4511显示译码器驱动个位数码管显示。 (详细个位编码见附录优点:电路可靠,稳定 ; 缺点 :电路较复杂。
由于 74LS86、 74LS32、 CD4511都是常用的电子芯片,因此采用了方案 2 .
第 3章系统的芯片概述
3. 1 CD4066双向模拟开关芯片的介绍
3 1.1 CD4066
芯片的内部结构
图 3.1.1CD4066芯片的内部结构方框图
3.1.2 CD4066芯片的引脚功能
CD4066是四双向模拟开关,主要用作模拟或数字信号的多路传输。引出端排列与 CC4016一致,但具有比较低的导通阻抗。另外,导通阻抗在整个输入信号范围内基本不变。 CD4066由四个相互独立的双向开关组成,每个开关有一个控制信号, 开关中的 p 和 n 器件在控制信号作用下同时开关。这种结构消除了开关晶体管阈值电压随输入信号的变化, 因此在整个工作信号范围内导通阻抗比较低。与单通道开关相比, 具有输入信号峰值电压范围等于电源电压以及在输入信号范围内导通阻抗比较稳定等优点。但若应用于采保电路,仍推荐 CD4016。当模拟开关的电源电压采用双电源时,例如 =﹢ 5V , =﹣ 5V (均对地 0V 而言 , 则输入电压对称于 0V 的正、负信号电压(﹢ 5V ~﹣ 5V 均能传输。这时要求控制信号C=“1”为+5V, C=“0”为 -5V , 否则只能传输正极性的信号电压。 CD4066芯片的引脚功能图如下
图 3.1.2 CD4066引脚分布图
3.2. CD4511显示译码器的芯片介绍
IC CD4511是一个用来驱动共阴极 LED (数码管 BCD 码 -七段码译码器图3.2.1与真值表图 3.2-1所示,其各引脚功能如下:
LT :做灯泡测试用, 当 LT=0, 则不论其它输入状态为何, 其输出
abcdefg=1111111, 使七段显示器全亮,即显示 8,以便观测七段显示器是否正常。当LT=1,则正常解码。
BI :空白输入控制,当 BI=0 (LT 为 1 时则不论 DCBA 之输入为何,其输出abcdefg
皆为 0,即七段显示器完全不亮,此脚可供使用者控制仅对有效数据译码,避免在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。
LE :数据栓锁致能控制;在 CD4511 中,不但具译码功能,更具有数据栓锁的记忆功
能。当 LE=0 时 (LT=1 且 BI=1, DCBA 数据会被送入 IC 的缓存器中保存, 以供译码器码; 当 LE=1 时, 则 IC 中的暂存器会关闭, 仅保存原来在 LE=0 时的 DCBA
数据供译码器译码。换句话说当 LE=1 时,不论 DCBA 的输入数据为何,皆不影响其输出,其输出 abcdefg 仍保留原来在 LE 由 0转为 1以前的资料。
图 3.2.1 CD4511引脚功能图
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表 3.2-1 CD4511真值表
3.3 74LS32和 74LS86芯片的分析
3 3.1 74LS32和 74LS86芯片的内部方框图
图 3.3.174LS32芯片内部结构方框图
图 3.3.2 74LS86芯片内部结构方框图 8
3.3.2 74LS32芯片的引脚功能介绍
74LS32是通用数字电路:四 2输入或门。
Y=A+B
以集成块的一侧有缺口的为左起:左下 1--1A , 2--1B , 3--1Y ; 4--2A , 5--2B , 6--2Y ; 7--GND ;
右起:右上 8— Y3, 9--3A , 10— B3; 11— Y4, 12--A4, 13— B4; 14--VCC
其中 A , B 为输入端, Y 为输出端, GND 为电源负极, VCC 为电源正极
74LS86是常用的 TTL 2输入端四异或门,在数字电路中常用。它的电源电压是4.75— 5.25V ,能与 7486, CT4086, DG74LS86, LH74LS86等元件互换。
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物理与电子工程系毕业设计
第 4章系统电路设计
4.1 水位信号模块、信号转换模块、发光管显示模块电路设计 4.1.1 三模块主要设计电路图
图 4.1.1三模块主要设计电路图
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第 4章系统电路设计
4.1.2 电路工作原理
左端的 P1是水位触点, 由一个 VCC 和 11个触点组成, 用水的导电性, 让接触到水的触点出高电位;
U1~U3是 CD4066双向模拟开关,将微弱的信号进行转换;
R12~R22是下拉电阻,用于水位没到管脚悬空时 CD4066输入端的处理,
R1~R11时发光二极管的限流电阻;
P2是数码管显示模块、报警模块、编码模块的连接口。与 P1相比多了 13脚,其直接从 10厘米水位信号引出用于驱动十位的数码管显示。
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物理与电子工程系毕业设计
4.2 数码管显示模块、报警模块、编码模块电路设计
4.2.1 三模块主要设计电路图
4.2.1三模块主要设计电路图
4.2.2 电路工作原理
P1是连接水位信号模块、信号转换模块、发光管显示模块的接口;
R1~R11是编码模块的下拉电阻,应为 CD4066是一个双向虚拟开关,当它断开时编码模块的管脚相当与悬空会引起逻辑混乱,因此加了下拉电阻。
个位的编码电路与报警电路共用 74LS86和 74LS32芯片,这也是设计是将它
们放到同一块板上的原因之一。
与个位编码电路相连的是 CD4511显示编码器直接驱动个位数码管显示。 4.3 系统总电路图及工作原理
图 4.3.1系统总电路图
上面的仿真图中 J1、 J2相当于放置在水中的触点 (已含下拉电阻 , 以获取不同水位的信号,将信号引到 CD4066, CD4066芯片是一种双向模拟开关,在集成电路内有 4个独立的能控制数字及模拟信号传送的模拟开关。当触点没接触水的时候由 470K 电阻的下拉作用使的四个开关的控制端为低电平,开关断开。但是当触点接触到水时候,由于水的导电性,使的四个开关导通。
随着水位的升高, CD4066中的虚拟开关逐个开启,把经过水出来后的微弱信号转换成与电源电压相同的电位信号, 以驱动发光二极管显示当前水位, 水上升到那,对应的发光二极管就发光。将 CD4066的 5厘米水位的对位信号引到一个异或门的一个脚上, 其另外一个脚接高电平, 使得 5厘米的水位信号反向输出, 方向输出的信号再和 10厘米水位对应的 CD4066的信号经过一或门由三极管放大之后驱动蜂鸣器报警。
数码管显示模块的信号也是来自 CD4066,分为十位和个位的显示,由于水位高过 10厘米后, 10厘米的触点一直在水中,对应的 CD4066的 10厘米信号也一直处于高电位,因此只需将 CD4066对应的 10厘米处信号接到十位数码管的 bc 段以显示“ 1” ,无需编码就可实现十位显示而且十分可靠。而个位的显示需要经过由 74LS86和 74LS32组成的特殊的编码电路后再经 CD4511显示译码器驱动个位的数码管显示。 (详细个位编码见附录
第 5章系统调试
5.1 调试工具:
(1万用表
(2 5V 直流电源
(3水槽
5.2 调试环境:
(1地点:实验室
(2室温:28 ℃
5.3 测试过程:
首先将水位触点放置在水槽中,再使用 5V 电源接通电路,此时听到“嘀” 的报警声, 第 5、 6、 9、 11号 LED 发光, 数码管显示“ 7” 。此结果与预计的不符, 断开
数码管显示模块、报警模块、编码模块的连接,使电路易于检测,这时看到 LED 全灭,符合预计结果,接着向水槽内加水, LED 逐个亮起,用万用表测量了 LED 工作电压3.2V 和信号输出口的工作电压 5V ,证明水位信号模块、信号转换模块、发光管显示模块没问题。
再把数码管显示模块、报警模块、编码模块连接上,以检查此模块的错误, 连上时立刻又出现刚才的错误,用万用表测量与水位信号模块、信号转换模块、发光管显示模块的接口发现有 4个接口的电位与预计不符,就怀疑是不是 CMOS 与 TTL 不兼容的问题。测试到这便进行不下去了。
之后又想 CD4066是个虚拟开关,不应该有什么问题,又上网查资料,并对此用电子试验箱做了专项的模拟试验, 发现什么问题都没有, 与预计结果完全相同。
后来又对数码管显示模块、报警模块、编码模块的连接进行仔细的检查, 最后才发现原来是芯片的管脚连接不对, 输入信号连接再了芯片的输出端上。于是自己再从新做了一块新板, 问题解决了。再用万用表测量芯片工作电压 (低电位
0.2V 、高电位 3.6V 工作正常了。
最后再次用整体检测水位, 当水位低于 5厘米时, LED 全灭, 蜂鸣器发出“嘀” 的声音,数码管显示“ 0” ,随着水位的升高蜂鸣器停止发声, LED 逐个亮起,数码管对应显示“ 5~14”, 当水位到达 15厘米时红色的 LED 亮起, 数码管显示“ 15” , 蜂鸣器发声报警,达到了预计的结果,调试圆满结束。
总结
随着毕业日子的到来, 毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我们的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结, 但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验, 而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多, 以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次毕业设计, 我们才明白学习是一个长期积累的过程, 在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。
此次设计自己在理论上、仿真上都很成功, 但是在实际的调试过程中显示部分却出现了问题。原因是芯片的封装与设计时的不同, 结果引起显示部分个芯片管脚
的电位混乱,再处理这些问题时自己显的不冷静,出现很多没必要的错误, 因设计过程中耗费了大量时间, 所以没有足够的时间调试和改进, 这让自己懂得了, 做任何学问都要一丝不苟, 对出现的任何问题和偏差都不能轻视, 要通过正确的途径区解决,做事情的时候要有耐心和毅力,不要一遇到困难就打退堂鼓, 只要坚持下去就能找到解决问题的思路和办法, 在工作中要学会与人合作, 认真听取别人的意见, 这样做事也会事半功倍。当然整个实验过程中自己也收获颇多, 对电路的设计有一大致的了解并能自己动手完成一些简单的电路设计、制板及调试的过程, 极大地提高了自己的动手能力, 也让自己懂的了实践才是检验真理的唯一标准, 当然也是检验学习成果的标准。在经过一段时间的学习之后, 我们需要了解自己的所学应该如何应用在实践中, 因为任何知识都源于实践, 归于实践, 所以要将所学的知识在实践中来检验。
此次毕业设计的完成既为大学划上了一个完美的句号, 脚踏实地, 认真严谨, 实事求是的学习态度, 不怕困难, 坚持不懈, 吃苦耐劳的精神是我在这次毕业设计中的最大收益。我想这是一次意志的磨练, 是对我实际能力的一次提升, 会对我未来的学习和工作有很大帮助,也是为将来的人生做了一个很好的铺垫。
参考文献
1 中国电子技术网 .
2 康华光 . 《电子技术基础》模拟部分(第五版 2006年 1月第 5版,北京:高等教育出版社 .
3 康华光 . 《电子技术基础》数字部分(第五版 2006年 1月第 5版,北京:高等教育出版社 .
4 李小坚 . 赵山林 . 冯晓君 . 龙怀冰 . 《 Protel DXP 电路设计与制版使用教程》(第 2版 2009年 2月第 2版,北京:人民邮电出版社 .
5 志刚 . 吴海彬 . 《 Protel DXP使用教程》北京:清华大学出版社 2004.
6 胡宴如 . 耿苏燕 . 《高频电子线路》 2004年 12月第 1版,北京:高等教育出版社 .
7 原著 :邱关源 . 修订 :罗先觉 . 《电路》 (第 5版 2006年 5月第 5版,北京:高等教育出版社 .
致谢
这次毕业设计得到了很多老师、同学和同事的帮助, 其中我的导师肖利君老师对我的关心和支持尤为重要, 每次遇到难题, 我最先做的就是向肖老师寻求帮助, 而肖老师每次不管忙或闲, 总会抽空来给我们大家上课面谈, 然后一起商量解决的办法。在这里再次谢谢肖老师,肖老师您辛苦了!
感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的伍远露、陈相、高阳、王益南等同学, 特别是伍远露同学, 他在本次设计中给予我的无私帮助和厚爱, 不只一次地帮助我, 倾尽了他的所有心血给我提供技术上的指导, 在这里再次谢谢伍远露同学, 伍远露同学你辛苦了! 和曾经在各个方面给予过我帮助的兄弟们, 在大学生活即将结束的最后的日子里, 我们再一次演绎了团结合作的童话, 把一个比较复杂的,从来没有上手的课题,圆满地完成了。正是因为有了你们的帮助,才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识, 更让我感觉到了知识以外的东西, 那就是团结的力量。
“ 不积跬步无以至千里”, 这次毕业论文能够最终顺利完成, 归功于各位任课老师三年间的认真负责, 使我能够很好的掌握专业知识, 并在毕业论文中得以体现。也正是你们长期不懈的支持和帮助才使得我的毕业论文最终顺利完成。最后, 向湖南工业大学物理与电子工程系的全体老师们再次表示衷心感谢:谢谢你们,谢谢你们三年的辛勤栽培!
附录
附录 1
由于水位信号从 00000000001~11111111111是累积增加的,个位的数由 5~9再由 0~5,BCD码分为 ABCD 四列, A 列为 1和 0的交替变化,可对应水位信号单个“ 1”是出“ 1” ,双个“ 1”出“ 0” ,因此用 5个异或门和 5个或门构成 A 位编码, B 列根据“ 0”和“ 1”的变化,从“ 0”变到“ 1”时, “ 1”的信号接异或门门的一个脚, 再由“ 1”变到“ 0” 时, “ 0” 的信号接同一个异或门的另外一个脚, 再把 B 列中的所有异或门用或门连起来构成 B 位的编码, C 、 D 列的接法与 B 列相同。从而得出个位的特殊编码电路。
附录附录 2
水位远程监测系统 方案
水位远程监测系统方案上海智达电子有限公司
目录 一、客户需求....................................................................................2二、方案概述....................................................................................2三、系统组成....................................................................................2 3.1控制中心主站 (3) 3.2通讯网络....................................................................................3 3.3现场主要监测设备 (3) 四、地下水位监测系统主要特点 (4) 五、系统软件功能及特点 (5) 5.1功
能..........................................................................................5 5.2特点..........................................................................................6六、主要硬件设备概述 (9) 6.1G P R S无线通讯设备 (10) 6.2水资源控制器 (11) 6.3水位计 (14) 6.4室外专用监测箱 (16) 6.5开关电源 (17)
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
Abstract Liquid 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
液位检测与控制试验系统设计 1.发展现状： 液位检测在许多控制领域已较为普遍，各种类型的液位检测装置也不少，按原理分有浮力式、压力式、超声波式、差压式、电容式等，这各种方法都根据其需要设计完成，其结构、量程和精度各有特色, 适用于各自的场合, 但都是基于固定液箱液位检测而设计。市面上也有现成的液位计，有投入式、浮球式、弹簧式等，绝大多数价格惊人。 “水是生命之源”，不仅人们生活以及工业生产经常涉及到各种液位和流量的控制问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程，通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。因此液位是工业控制过程中一个重要的参数。特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。高老师也进行了多次的实验得出了一些相关的数据，水箱液位控制系统的设计应用非常长广泛，可以把一个复杂的液位控制系统简化成一个水箱液位控制系统来实现。所以就选择了该题目的设计。由于液位检测应用领域的不同，性能指标和技术要求也有差异，但适用有效的测量成为共同的发展趋势，随着电子技术及计算机技术的发展，液位检测的自动控制成为其今后的发展趋势，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。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，液位检测的微机控制必将得到更加广泛的应用。 所以，我们在此设计了这个简易的监测系统，一方面，节省了大量的经济开支；另一方面，让我们对监测系统有了更加深刻、透彻的了解，不仅增加了我们的感性认识，还促进了我们对于系统各个部分的深刻剖析，从传感器选型到整个
2008级电子信息工程 模拟数字电路课程设计报告书 设计题目水位监测报警系统的设计 姓名 学号 学院物理与电子信息工程学院 专业电子信息工程 班级 指导教师 2010年11 月20 日
水位监测报警系统的设计 指导教师签名： 2010年月日 一、指导教师评语 指导教师签名： 2009 年月日 二、成绩 验收盖章 2009年月日
目录 摘要 (3) 一、前言 (4) 二、水位报警系统方案选择 (4) 2、1 水位信号的选择 (4) 2、2 信号转换模块的选择 (5) 2、3 编码模块和数码显示模块选择 (5) 三、工作原理 (6) 四、电路设计 (7) 4.1水位信号、信号转换设计 (7) 4.2 编码、数码管显示设计 (8) 4.3 报警模块设计 (9) 4.4退偶电路…………………………………………… 9 五、系统调试 (10) 六、设计总结 (11) 七、参考文献 (11) 八、附件 (12) 8.1 附件1 原理图 (12) 8.2 附件2 PCB排版 (13) 8.3 附件3 真值表 (14) 8.4 附件4 元件清单 (15)
摘要：本水位监测报警器使用5V低压直流电源（也可以用3节5号电池代替）就可以对5~15厘米的水位进行监测，用数码管显示水位，并可以对不再此范围内的水位发出报警。主要采用CD4066、74LS86、74LS32、74S48芯片，再加上数码管、蜂鸣器、电阻、电容这些器件组成一个简单而灵敏的监测报警电路，操作简单，接通电源即可工作。因为大部分电路采用数字电路，所以本水位监测报警器还具有耗能低、准确性高的特点。 关键字：译码电路报警电路监测电路 Abstract: The water level alarm monitoring the use of 5 V low-voltage DC power (can also use three batteries replaced on the 5th) will be able to 5 to 15 centimeters of water level monitoring, with LED display and digital display of water level, and this can no longer Within the scope of a water level alarm. Mainly CD4066, 74LS86, 74LS32, 74S48 chips, coupled with digital control, buzzer, electric capacity, the resistance of these devices composed of a simple and sensitive monitoring alarm circuits. Because the majority of circuits using digital circuitry, so the water level monitored alarm system also has low energy consumption, high accuracy of the characteristics. Keyword: Decoding circuit alarm circuit monitoring circuit
水位站的水位监测系统设计 本文实现对大坝水位进行多点水位采集，然后通过远距离传输，并且有数据显示和越线报警功能，单片机作为下位机，负责大坝现场各水位点的选通和采集，作为上位机的ＰＣ机，则负责大坝水位的集中显示和记录管理，而ＰＣ机与单片机之间的通讯方式主要采用了ＲＳ－４８５总线技术。本文阐述了通过超声波液位传感器等对大坝水位进行自动监测系统，主要由硬件部分和软件部分组成。 软件部分主要是传感器主要是超声波传感器，数据采集部分采用多路开关方式进行，利用超声波传感器进行模拟数据采集，为了满足生产中多通道的要求，设计了８个模拟数据采集通道。传感器将非电量信号变为电信号，经放大器放大后送入8位串行模数转换器ＴＬＣ０８３８，数据处理部分采用ＡＴ８９Ｓ５２单片机为核心控制及器件，当ＡＴ８９Ｓ５２单片机接到控制软件发出的通道采集指令，采集的信号通过串行接口送入单片机，由显示芯片ＨＤ７２７９八驱动ＬＥＤ数码管进行现场显示，再通过RS—485通信总线上传至上位机，由上位机进行显示。 软件部分主要采用汇编语言编程进行了数据采集处理、数据显示、报警等程序的设计。针对电磁干扰对系统的干扰，本文提出了去藕电容的配置等三点抗干扰措施，以增加系统的稳定性。 1 Design Of Automatic Monitoring System of the Water Level In Hydrological Station
Abstract The paper mainly describes the method of the ultrasonic liquid level through the dam of water level sensors for automatic monitoring system, which is consist of the hardware part and software part. In this paper, uses the host who and the monolithic integrated circuit is composed by PC machine from the type many machine networking system, the monolithic integrated circuit took the lower position machine , is responsible for the dam scene various gauging stations the selection and gathering, in the achievement position machine PC machine, then is responsible for the dam water level the centralism demonstrate and manage the record , but PC machine and between the monolithic integrated circuit communication way mainly use the RS-485 main line technology. Here uses the sensor mainly is the ultrasonic sensor, the data-acquisition works in frame of multi-channel switch. Carries on analog data gathering using the ultrasonic sensor, it designs eight analog-data acquisition system. The sensor changes the non-electronic signals into electronic signals and sends them to eight TLC0838 tandem modulus transfers after being amplified. Data-acquisition takes AT89S52 single chip microcomputer as the key controller element, when the AT89S52 receives the channel acquisition order from the controlling software, the collected signals will be sent to the single chip microcomputer through tandem interface, and will be shown alive as the showing chips HD7279A drives the LED, and sent to the PC through RS-485 the main communication wire, also it will be shown. It designs much program like data-display and data-communication Etc , using complied languages. As to the interference from the electromagnetism to the system, the thesis proposes three measures to resist the interference like capacitance, to steady the system. Key word : Ultrasonic sensor; Single Chip Microcomputer of AT89S52; Data-acquisition and communication System; PC 2 目录
目录 摘要 (1) 关键词 (1) 引言 (2) 1设计任务目的及要求 (2) 1.1 设计目的 (2) 1.2 设计要求 (2) 2系统元件的选择 (3) 2.1有自平衡能力的单容元件 (3) 2.2 无自平衡能力的单容元件 (4) 2.3单容对象的特性参数 (6) 3控制器参数的整定 (7) 3.1 参数的确定 (7) 3.2 电动机的数学模型 (9) 3.3 控制系统的数学模型 (10) 3.4 PID控制器的参数计算 (10) 4控制系统的校正 (11) 4.1 控制器的正反作用 (12) 4.2 串级控制系统 (12) 5系统的稳定性分析 (16) 5.1 系统的稳定性分析 (16)
5.2 控制系统的稳态误差 (17) 结束语 (19) 参考文献 (20) 致 (21)
水箱液位自动控制系统原理 摘要：水箱液位自动控制系统就是利用自身的水位变化进行调节和改变的系统，它自身具平衡能力，并由电动机带动下自动完成水位恢复的功能。水箱液位是由传感器检测水位变化并达到设定值时，水箱自己的阀门关闭，防止溢出，当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。 关键词：有自平衡能力、无自平衡能力、电动机、单容对象、系统稳定 引言 液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。 1 设计任务目的及要求 1.1 设计目的 通过课程设计，对自动控制原理的基本内容有进一步的了解，特别是水箱液位系统的设计。能把本学期学到的自动控制理论知识进行实践，操作。在提高动手能力的同时对常
水位监测系统 一、适用范围 水位监测系统适用于地下水水位监测、河道水位监测、水库水位监测、水池水位监测等。 二、系统目标 水位监测系统监测水位动态信息，为决策提供依据。 三、系统组成 水位监测系统主要由监控中心、通信网络、水位监测终端设备、测量设备等四部分组成。 水位监测系统拓扑图 ◆ 监控中心： 主要硬件：服务器、客户端、移动数据专线或GPRS 数据传输模块DATA-6107。 GPRS 浏览客户 市、县分中心 服务器 监控工作站 领导/其他处室 防火墙 局域网 INTERNET 公网 打印机市电供电 监测终端 DATA-9201 太阳能供电监测终端 DATA-9201 电池供电 监测终端 DATA-6216 超声波水位计 雷达水位计 投入式水位计
主要软件：操作系统软件、数据库软件、水位监测系统软件、防火墙软件。 ◆通信网络：INTERNET公网+ 中国移动公司GPRS网络。 ◆终端设备：微功耗测控终端，市电供电、太阳能供电、电池供电可选。 ◆测量设备：水位计或水位变送器。 四、系统功能 ◆水位监测系统可独立运行，也可并入应用行业的信息化系统。 ◆采集各水位监测点的水位数据，采集时间间隔可设置。 ◆上报各水位监测点的水位数据，上报时间间隔可设置。 ◆支持串口水位计、0-5V或4-20mA信号输出的水位变送器。 ◆支持220VAC供电、太阳能供电、锂电池供电。 ◆现场监测终端具备数据存储功能。 ◆可远程设置终端工作参数，支持远程升级。 ◆水位监测系统监控中心可对水位数据进行存储、分析、生成必要的报表和曲线。 五、系统特点 ◆通过国家水利部水文监测数据传输规约（SL651-2014）、水文遥测终端机（SL 180-2015）、“特殊区域水文、水资源数据安全采集系统RTU追加测试”等权威检测。 ◆获得“全国工业产品生产许可证”。 ◆获得“水文实时监测管理系统”软件著作权证书。 ◆兼容超声波、雷达、激光、投入式、浮子式等各种水位计。 地下水水位监测系统 【系统概述】 地下水水位监测系统是掌握地下水变化规律、了解地下水开采状况、指导地下水资源保护的重要手段，可对地下水的水位、水温、水质等参数进行长期监测并自动存储监测数据，地下水自动监测系统可对地下水的变化规律进行动态分析。 针对地下水监测井分布地域广、数量众多的特点，本系统依托既有的GPRS/CDMA无线网络平台进行建设，具有投资成本低、建设速度快、无通信距离限制等优点。
MCGS组态液位监控 系统设计
液位控制监控系统组态设计 一、设计目的： 利用MCGS工控组态软件，结合试验系统，完成上位机监控系统的设计。而且经过本设计，学会组态软件的基本使用方法、组态技术，为从事计算机控制系统方面的工作打下基础。 二、设计要求： 1、先按照MCGS组《态软件学习指导》的要求，完成液位控制系统的组态内容，借此为练习，初步掌握组态软件的构成、作用和使用方法。 2、计算机控制系统，液位控制是由仪表控制完成，计算机作为上位机发挥监控作用，计算机和仪表之间进行串行通信，经过计算机能够读取仪表的各个参数，也能够设置仪表的参数。本设计要求实现如下界面 3、设计要求：
（1）实现水的流动画面，计算机与仪表的通讯画面 （2）当前液位的显示、控制输出的显示 （3）液位实时报警曲线 （4）液位超限报警记录表，报警指示灯显示 （5）液位设定值、PID三个参数的设置（利用按钮click事件，写脚本程序） （6）在主窗口上添加菜单项，点击，能够调用不同窗口界面（7）策略使用：选运行策略，在启动策略中添加策略行，编写脚本程序，关闭初始化某个变量，使其在界面上显示出来。 （8）添加用户策略，添加策略行，编写脚本程序，写入控制值40，关闭阀。在主窗口中设置菜单“停止实验”，点击，调用该策略。 （9）实现液位简单的仿人工智能控制，当液位超过上限时，报警，同时减小阀的开度，减小流量；当液位低于下限时，报警，加大阀的开度，加大流量，使液位在上下限区域流动。上下限能够在界面上设 三、监控原理框图 液位控制监控系统组态设计原理框图如图3.1所示。 图3.1液位控制监控系统组态设计原理框图
等级: 课程设计 2016年6月17日
电气信息学院 课程设计任务书 课题名称液位自动控制系统设计与调试 姓名专业班级学号 指导老师沈细群 课程设计时间2016年6月6日～2016年6月17日（第15～16周） 教研室意见同意开题。审核人：汪超林国汉 一.课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。 2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。
四.进度安排 1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。 2.第一周星期二～星期四：详细了解搬运机械手的基本组成结构、工艺过程和控制要求。确定控制方案。配置电器元件，选择PLC型号。绘制传送带A、B的拖动电机的控制线路原理图和搬运机械手控制系统的PLC I/O接线图。设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。 3.第一周星期五：上机调试程序。 4.第二周星期一：指导编写设计说明书。 5.第二周星期二～星期四：编写设计说明书。 6.第二周星期五：答辩。 附录：课题简介及控制要求 （1）课题简介 某化工厂水箱的排水量根据工业生产的需要而不断地变化，为了保持水箱压力恒定，就要保持水位恒定，因此就必须自动调整进水量。 本系统要求有手动和自动两种工作方式。手动控制方式用于水泵的调试，即当按下按钮时水泵运转，松开按钮时水泵停止，目的是为了调试水泵是否能正常工作；当系统切换为自动控制方式并启动后，控制系统自动调整水泵的进水量达到给定水位恒定。水位设定高限和低限，当水位超过设定的限位时要进行超限报警。 （2）控制要求 控制系统技术参数表
XX学院 单片机系统设计三级项目 设计说明书 （2011/2012学年第二学期） 题目：基于单片机的水位检测报警系统_ 专业班级： XXXXXXXX 学生姓名： XXX XX 学号： XXXXX 指导教师：XXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXX 设计周数： XXXXXXXXX 设计成绩： XXXX年XX月XX日
XX学院 单片机系统设计三级项目任务书 一、题目：基于单片机基于单片机的水位检测报警系统设计与实现 二、参与项目班级： XXXXXXXXXXXXXX 三、项目起止时间： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 四、原始数据及主要任务： 原始数据：水位传感器；51单片机；扬声器。 主要任务：⑴根据技术要求和现有开发环境，分析设计题目；⑵设计系统实现的方案；⑶设计并绘制电路原理图；⑷画出功能模块的程序流程图；⑸使用汇编语言(或C语言)编写实现程序；⑹结合硬件调试、修改并完善程序；⑺编写项目报告。 五、技术要求： ⑴利用单片机及扬声器、水位传感器等器件设计； ⑵将探测到的水位变化信号转换为电压信号，经调理电路整形处理为TTL电平送入单片机； ⑶单片机对送入的信号进行数据处理，在LED或LCD上进行水位显示，超出水位警戒线时发出报警提示。 学生（签字）：系主任（签字）： 指导教师（签字）：院长（签字）：
目录 1．项目设计要求与任务 (3) 2．项目设计正文 (3) 2.1 课题背景及研究意义分析 (3) 2.2 课题现状 (4) 2.3 设计思路及方案 (4) 2.3.1 水位传感方式的选择 (4) 2.3.2 水位传感器的特点及应用 (5) 2.4系统的组成 (6) 2.4.1系统工作原理 (6) 2.4.2稳压电路 (6) 2.4.3水位显示电路 (7) 2.4.4振荡电路和复位电路 (8) 2.4.5自动报警电路 (8) 3．水位检测系统的整体电路仿真图 (9) 3.1硬件连接实物图 (9) 4. 各种水位下的仿真图 (10) 4.1 高水位状态下仿真图 (10) 4.2 低水位状态下仿真图 (10) 5. 通信单元硬件设计 (11) 6．上位机显示单元 (11) 6.1上位机接受部分窗体控件 (12) 7. 项目设计总结 (14) 8. 参考文献 (15) 附录1 (16)
实用文档 水位远程监测系统方案上海智达电子有限公司
目录 一、客户需求 (2) 二、方案概述 (2) 三、系统组成 (2) 3.1控制中心主站 (3) 3.2通讯网络 (3) 3.3现场主要监测设备 (3) 四、地下水位监测系统主要特点 (4) 五、系统软件功能及特点 (5) 5.1功能 (5) 5.2特点 (6) 六、主要硬件设备概述 (9) 6.1 GPRS无线通讯设备 (10) 6.2水资源控制器 (11) 6.3水位计 (14) 6.4室外专用监测箱 (16) 6.5开关电源 (17)
一、客户需求 在某单位建立一套水位远程监测系统，来实对水位的实时监测，统一管理。 二、方案概述 作为行业领先者的水位远程监测系统的解决方案，经过我们多年的水位监测系统项目实施经验，依据用户的具体情况，并结合实际需求，我们提供并建立一个合理、完整的地下水位系统的决方案。 水位数据的收集不仅能够及时、准确地反应问题，分析问题，解决问题，从而指导工作实践，而且更是研究地下水位动态规律，掌握不同水文地质单元、不同层位、不同水源地地下水位变化特征的重要依据，对水资源的研究与管理具有重要意义。 可实现如下功能： （1）数据自动采集：自动实时采集计量点的地下水位数据，实现数据采集的准确性、完整性、及时性和可靠性，； （2）报警信息主动上报:现场监测箱开门、断电、设备运行异常等信息能够主动发送到监测中心； （4）计量装置监测：远程监测水位计运行信息，分析计量故障等信息，及时发现用户计量异常； （5）统计分析：配合水位监测体系的建立，实现各地下水位监测点的数据统计、做出日周月年报表、曲线、柱状图等。 三、系统组成 本系统主要地下水位监测中心主站、通信网络、现场监测设备三部分组成，利用前端监控、数据采集设备的数据远传通讯功能和系统软件功能实现。采集数据，使监测中心通过简单而又经济的计量手段，实现对整个地区地下水信息的实时监测，进而实现良好的社会效益和经济效益。
扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计 题目：变频液位自动控制系统 课程：电力拖动自动控制系统 专业：电气工程及其自动化 班级：电气 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：
第一部分 任 务 书
电力拖动自动控制系统课程设计任务书 一、课程设计的目的 通过电力拖动自动控制系统的设计、了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求，并巩固交直流调速系统课程的所学内容，初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力。为今后从事技术工作打下必要的基础。 二、课程设计的要求 1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则，设计内容以及设计程序的要求。 2、掌握控制系统设计制图的基本规范，熟练掌握电气控制部分的新图标。 3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。 4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。
三、课程设计的内容 完成某一给定课题任务，按给出的工艺要求、运用变频调速对系统进行控制。 四、进度安排：共1.5周 本课程设计时间共1.5周，进度安排如下： 1、设计准备，熟悉有关设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1.5天） 2、分析控制要求、控制原理设计控制方案（1.5天） 3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图。（2天） 4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。（1.5天） 5、整理图纸、写课程设计报告。（1.5天） 五、课程设计报告内容 完成下列课题的课程设计及报告（课题工艺要求由课程设计任务书提供） 1、退火炉温度控制系统 2、变频液位自动控制系统设计 3、变频流量自动控制系统设计 4、变频供水系统设计 5、变频调速恒张力控制系统设计 6、变频器在温度控制系统中的应用 7、线缆设备恒张力变频器控制设计 六、参考书 1、陈伯时主编电力拖动自动控制系统(第二版) 机械工业出版社1992 2、陈伯时, 陈敏逊交流调速系统机械工业出版社1998
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
https://www.doczj.com/doc/e26822461.html,/ FM-SKYZ在线水位监测预警系统 FM-SKYZ在线水位监测预警系统简述： FM-SKYZ水位预警监测站是一款高精度、高集成度、 高可靠性、模块化设计的在线式水位监测系统。广泛用于 江河、湖泊等地表水位的实时监测及其高水位和低水位的 信息预警，可在无人值守的恶劣环境下实现全天候、长期 连续在线监测。此外，水位站配套的软件系统可以根据设 定的阈值向相关管理单位发布预警信息或短信，以便于相 关水务管理部门及时全面地做出分析和决策。 FM-SKYZ在线水位监测预警系统系 统组成： 本系统由实时在线监测系统、数据显示分析系统、预警控制系统、无线传输系统、后台数据处理系统及信息监控管理平台组成。在线监测系统可以集成水位、水温、雨量、环境温湿度及风速风向的监测测等多种功能;数据平台是一个互联网架构的网络化平台，具有对监测站的监控功能以及对数据的报警处理、记录、查询、统计、报表输出等多种功能。该系统还可与各种外置报警装置连接，以达到自动预警的目的。 FM-SKYZ在线水位监测预警系统功能特点： 1、实时的在线水位监测，具有自动声光报警功能，当水位值达到设定上限或者下限时自动启动外置报警，达到及时预警的目的。 2、可同时测量不同地点的地下水位和温度，测量精度高，存储容量大，可用于水利、环境、地质、交通、农业等部门等的长期监测。 3、该系统采用220V市电、太阳能供电系统，在市电出现停电故障和阴雨天气的情况下，该系统仍可正常工作运行，保证了监测数据的连续性。 4、可以实现固定站无人值守情况下的水位、水温的自动采集和无线传输，数据并在监测中心自动接收入库;可以实现24小时连续在线监测并实时将监测数据，通过无线传输方式将水位和水温的监测数据实时传输到监测中心，生成报表，统计分析。实现工作人员能够及时准确地掌握监测点的水位、水温状况，从
辽宁工业大学 单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：水库水位监测装置设计 院（系）：电气工程学院 专业班级： 学号： 12030 学生姓名： 指导教师：（签字） 起止时间：2015.06.22-2015.07.05
课程设计（论文）报告的内容及其文本格式 1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版，单面打印，并装订成册 2、页边距：上2.5cm，下2.5cm，左3cm，右2.5cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm，左侧装订； 3、字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级，黑体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字，小四号字、宋体； 4、行距：20磅行距； 5、页码：底部居中，五号、黑体； 6、对图题和图中文字要求：图题是5号黑体，在图的下方居中图中文字是5号宋体，参照图2.1 7、对表题和表中文字要求：表题是5号黑体，在表的上方居中表中文字是5号宋体，参照表2.1
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室： 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 目前国内许多水文站监测水位仍采用人工方法。该方法不但存在测量的人身安全问题，而且还存在数据测量不够准确、监测实时性不强等问题。为了实时准确的监测水位，本文设计了单片机控制的水位监测系统。该系统主要由中央处理器、报警、显示、按键电路组成，能够实现水位实时监测显示，并能对超过警戒线上的水位进行报警。 在对该方案进行细化的过程中，对各功能模块的关键技术和设计作了具体的描述,它们包括CPU最小系统，液位传感器，A/D转换器，输入输出接口电路。在软件方面给出了流程图和程序清单。 关键词：51单片机；A/D转换；水位传感器；
课题名称：水箱水位控制系统设计专业：电气工程及其自动化学号： 姓名：
水箱水位控制系统设计 摘要 本设计主要基于单片机的硬件电路设计,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。本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。同时对各个部分进行了详细的论述。在设计中对水塔水位控制原理进行分析,选用AT89C51单片机作为控制水塔水位的处理芯片,由AT89C51的P1口直接来控制.设计方案采用模块化程序设计方法,结合程序流程图,编写程序代码,最后利用KEIL公司的u Vision3软件及伟福仿真软件进行仿真实验,达到单片机自动控制水塔水位变化的目的. 关键词：单片机，水塔水位控制原理，AT89C51，伟福仿真软件
目录 前言 (1) 第1章设计内容 (2) 1.1 设计要求 (2) 1.2 方案设计 (2) 第2章硬件电路设计 (3) 2.1 系统框图设计 (3) 2.2 系统原理 (4) 第3章水塔水位控制系统的硬件电路设计 (5) 3.1 水位检测电路 (5) 3.2 水位显示电路 (5) 3.3电机控制电路 (6) 3.4振荡电路和复位电路 (7) 3.5声光报警电路 (7) 第4章软件程序设计 (8) 4.1 系统主程序流程图 (8) 4.2编写C程序 (9) 第5章硬件制作与调试 (10) 结论 (11) 附录 (12) 仿真总图 (12) 源代码 (13)
前言 水塔是在日常生活和工业应用中经常见到的蓄水装置，在我们的生活中起到了重要的作用，而水基于单片机的水塔水位控制系统使水塔水位自动保持在一定的位置，通过对其水位的控制对外供水，以满足需要。塔里面的水位控制是一个水塔发挥作用的关键。该系统使用水位传感器对水塔水位进行检测并将检测到的信号传给单片机来进行处理，通过调整定时器的定时时间来增大或者缩小占空比，并编写程序加以控制，从而实现电机的调速。最后，使用液晶屏显示当前水位状态以及电动机的转速。该系统通过了报警模块来实现了过低水位蜂鸣器鸣笛报警、过低警戒水位自动处理、正常水位蜂鸣器鸣笛报警以及正常水位处理。本系统适应在不同的用水场合下的用水速度需要，节省工作时间，提高了整体工作的效率，实现水塔水位的自动控制。 液位控制是工业控制中的一个重要问题，针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色。
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）。 2.2 系统设计方案的选择 对于液位进行控制的方式有很多，而使用较多的主要有2种，一种是简单的机械式控制装置控制，一种是复杂的控制器控制方式。两种方式的实现如下： (1)简单的机械式控制方式。其常用形式有浮标式、电极式等，这种控制形式的优点是结构简单，成本低廉。存在问题是精度不高，不能进行数值显示，另外很容易引起误动作，且只能单独控制，和计算机进行通信较难实现。 (2)复杂控制器控制方式。这种控制方式是通过安装在水泵出口管道上的压力传感器，把出口压力变成标准工业电信号的模拟信号，经过前置放大、多路切换、A／D变换成数字信号传送到单片机，经单片机运算和给定参量的比较，进行PID运算，得出调节参量；经由D／A变换给调压／变频调速装置输入给定端，控制其输出电压变化，来调节电机转速，以达到控制水箱液位的目的。 针对上述2种控制方式，以及设计需达到的性能要求，这里选择第二种控制方式，同时考虑到成本需要把PID控制去掉。最终形成的方案是，利用单片机为控制核心，设计一个对供水箱水位进行监控的系统。根据监控对象的特征，要求实时检测水箱的液位高度，并和开始预设定值做比较，由单片机控制固态继电器