液位控制系统lyx

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1、XXXX 大学 本科生毕业论文(设计) 题 目： 基于单片机的液位控系统 学生姓名： XXX 指导教师： XXX 二级院系： XXXXXXXXXX 专业班级： XXXXXXXXX 完成时间： 2011 年 X 月 XX 日 摘要： 随着电子技术的迅速发展，以单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子 产品中。而液位控制是现代工业业中常见的参数，有着直接观察、容易测量的 优点，本系统采用 AT89S52 单片机为主控制器，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，并与开始预 设定值作比较，由单片机控制继电器的开断进行液位的调整，最终达到液位的 预设定值。检

2、测值若高于上限设定值，要求报警，开启水位控制电路，控制水 泵开始抽水水，检测液位若低于下限设定值，要求报警，开启水位控制电路， 控制水泵开始上水。现场实时显示测量值，从而实现对水箱液位的监控。比较 适合用于一般的液位控制，如自来水厂蓄水槽、污水处理厂的污水槽等都需要 液位检测装置来检测液位。 关键字：AT89S52 液位监测 数码管显示 目 录 摘要：.2 第一章 绪论.5 1.11.1 课题背景课题背景 .5 1.21.2 研究目的和意义研究目的和意义 .5 1.31.3 基本章节安排基本章节安排 .6 第二章 总体方案设计.7 2.12.1 系统总体结构规划系统总体结构规划 .7 2.22

3、.2 单片机的选择单片机的选择 .7 2.32.3 显示方式的选择显示方式的选择 .8 第第 3 3 章章 中央控制器中央控制器 AT89S52AT89S52 及其外围电路的设计与分析及其外围电路的设计与分析 .9 第第 4 4 章章 系统硬件设计系统硬件设计.16 4.1 系统主电路图.16 4.24.2 显示电路设计显示电路设计 .16 4.34.3 液位采集电路设计液位采集电路设计 .18 4.54.5 控制部分电路设计控制部分电路设计 .19 第第 5 5 章章 系统软件设计系统软件设计.20 5 51 1 软件设计应用环境简介软件设计应用环境简介 .20 5 52 2 系统程序设计流

4、程图系统程序设计流程图 .22 5 53 3 总体程序设计总体程序设计 .22 5.55.5 液位采集程序设计液位采集程序设计 .24 第第 6 6 章章 系统调试系统调试.25 6.16.1 系统原理图设计系统原理图设计 .25 6 62 2 系统测试方法系统测试方法 .25 6.36.3 开始测试开始测试 .26 6.46.4 系统功能测试系统功能测试 .27 总 结.28 参考文献.30 附录附录.31 第一章 绪论 1.11.1 课题背景课题背景 现如今自动化、信息化程度越来越高，单片机的应用领域也就越来越广， 成为人们生活不可或缺的一部分。随着社会的发展、科技的进步以及人们生活 水平

5、的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以 单片机为核心的自动门系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了 数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，这是科技进步的成果。 它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。 经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市，自动门已经是随处可见，在各大厦、 宾馆、酒店、银行、商场、医院、写字楼等场所，自动门更是得到大范围的普 及使用。自动门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、 降低噪音等好处，更令我们的建筑增添了不少高贵典雅的气息。 1.21.2 研究目的和意义研究目的和意义 我国

6、水资源严重短缺同时又存在严重浪费现象，两方面因素制约了国民经 济 的可持续发展，使社会经济建设受到巨大挑战。提高生产、生活用水水价以及 对大型工、矿企业强制安装中水处理设备，都是国家不得己而为之的重大节水 举措，然而由于变送器在水位控制系统中普遍存在着时漂、温漂、精确度、抗 干扰能力、稳定性等一系列问题，尤其在恶劣气候条件下的电闪、雷击，易造 成水位交送器的故障频发，使监控设施失控，形成跑、冒水现象，进一步加剧 了宝贵水资源的大量浪费， ，仅水资源浪费一项每年就占到全国用水量的 40%以 上，新型自动水位测控系统的设计研制工作正是在这一契机下应运而生的。 1.31.3 基本章节安排基本章节安排

7、 本设计通过分析液位控制系统的发展和现状来规划液位控制的智能功能， 从而对电动液位控制器进行设计。采用直流电机作为执行元件。89S52单片机作 为控制芯片，通过液位采集电路，采集液位信息，通过数码管显示电路，实时 显示水位情况，根据水位的情况实现自动抽排水功能，最终实现了液位控制器 的多项智能项目。 主要章节分为： （1）绪论：介绍设计目标国内外的发展现状和研究意义目的，设计的基本 内容和本文的章节安排。 （2）总体设计方案：给出了液压控制器的器的总体方案设想，智能项目， 和设计结构规划。 （3）单片机最小系统介绍：中央控制器 AT89S52及其外围电路的设计与分 析（4）系统硬件设计：介绍各

8、部分模块电路的功能 (5)系统软件设计：主要介绍了各项功能的设计流程。 （6）总结与展望 第二章 总体方案设计 2.12.1 系统总体结构规划系统总体结构规划 液位控制器的总体结构框图如下图 2-1 所示。 液位采集电路信号调理电路 单片机 指示灯显示电路电机模拟 图2-1液位控制器机构框图 由液位判断电路来实现对液位的实时检测，经过信号调理电路的处理，转 换后的信号由单片机控制器,并通过数码管显示水位,来实现继电器的吸合与断开。 来模拟电机的抽放水功能。 2.22.2 单片机的选择单片机的选择 20 世纪 80 年代以来，单片机的发展非常迅速，就通用单片机而言，世界 上一些著名的计算机厂家已

9、投入市场的产品就有 50 多个系列，数百个品种。尽 管单片机的品种很多，但是在我国使用的最多的是 INTER 公司的 MCS-51 系列单 片机，直到现在 MCS-51 系列单片机仍不失为主流系列。在最近的若干年仍是工 业检测控制的主角。 AT89S52 采用 0.35 新工艺，成本降低,而且将功能提升,增加了竞争力。 89SXX 可以向下兼容 89CXX 等 51 系列芯片。AT89S51/LS51 单片机是低功耗的、 具有 4KB 在线课编程 Flash 存储器的单片机。它与通用 80C51 系列单片机的指 令系统和引脚兼容。片内的 Flash 可允许在线重新编程，也可使用非易失性存 储器

10、编程。他将通用 CPU 和在线可编程 Flash 集成在一个芯片上，形成了功能 强大、使用灵活和具有较高性能性价比的微控制器2。 2.32.3 显示方式的选择显示方式的选择 该系统可以使用液晶来显示液位信息,也可以采用数码管显示，但考虑到就 显示一个液位，用液晶会增大系统的体积，还会增加成本。采用数码管显示亮 度高，易于观察，成本低，故选用数码管显示。 第第 3 3 章章 中央控制器中央控制器 AT89S52AT89S52 及其外围电路的设计与分析及其外围电路的设计与分析 3.13.1 芯片芯片 AT89S52AT89S52 的性能及其参数的分析的性能及其参数的分析 Vcc P10 P12 P

11、11 RST P15 P17 P16 P13 P14 P07 P01 P00 P02 P03 P05 P04 P06 P37 P31 P30 P32 P33 P35 P34 P36 ALE EA/VPP P27 P21 P20 P22 P23 P25 P24 P26 PSEN XTAL1 XTAL2 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 23 22 21 26 25 24 29 28 27 32 31 30 35 34 33 38 37 36 39 (AD0) (AD1) (AD2) (AD3) (AD4) (AD5

12、) (AD6) (AD7) (AD15) (AD14) (AD13) (AD12) (AD11) (AD10) (AD9) (AD8) (RXD) (INT0) (INT1) (T0) (T1) (WR) (RD) (TXD) (T2) (T2EX) 图 3-1 AT89S51 单片机引脚图 AT89S52 是 51 系列单片机的一个型号，它是 ATMEL 公司生产的。 AT89S52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可 反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ， 器件采用 ATMEL 公司的高密度

13、、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令 系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89S51 单 片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 AT89S52 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，2 个读写口 线，AT89S51 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处 理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地 降低开发成本。 AT89S52 为 40 脚双列直插封装的 8 位通用微

14、处理器如图 3-3 所示，采用工 业标准的 C52 内核，在内部功能及管脚排布上与通用的 8xc51 相同，其主要用 于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主 IC 内部寄存器、数据 RAM 及外部 接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号 IR 的接收解码及与主板 CPU 通信等5。 AT89S52 时钟有两种方式产生，即内部方式和外部方式，如下图 3-4 a 所 示。AT89S52 中有一个构成内部震荡器的高增益反向放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外 石英或陶 瓷震荡器一起构成自激震荡器震荡电路

15、。外接石英晶体(或陶瓷震荡 器)及电容 C1、C2 接在放大器的震荡回路中构成并联震荡电路。对外接电容 C1、C2 虽然没有非常严格的要求，但电容的大小会轻微影响震荡频率的高低、 震荡工作的稳定性、起震的难易程序及温度稳定性， 。还可以采用外部时钟，采 用外部时钟，如图 3-4 b 所示。在这种情况下，外部时钟脉冲接到 XTAL1 端， 既内部时钟发生器的输入端，XTAL2 悬空。由于外部时钟信号是通过一个 2 分 频的触发器后作为内部时钟信号的所以外部时钟的占空比没有特殊要求，但最 小高电平持续的时间和最大低电平持续的时间应符合技术条件的要求5。 30p 30p XTAL1 XTAL1 GN

16、D XTAL1 XTAL1 GND NC 外部振 荡信号 输入 C1 C2 a 内部震荡电路 b 外部震荡电路 图 3-2 时钟电路图 3.23.2 单片机时钟电路的设计单片机时钟电路的设计 电路中的晶振即石英晶体震荡器。由于石英晶体震荡器具有非常好的频率 稳定性和抗外界干扰的能力，所以，石英晶体震荡器是用来产生基准频率的。 通过基准频率来控制电路中的频率的准确性。同时，它还可以产生振荡电流， 向单片机发出时钟信号。 图 3-3 是单片机的晶振电路。电路中的电容 C1 和 C2 的典型值通常选择为 30PF 左右，该电容的大小会影响振荡电路频率的高低、振荡器的稳定性和起振 的快速性。晶体振荡频率的范围通常在 1.212MHz。晶体的频率越高，系统的 时钟频率越快，单片机的运行速度越快。AT89S51 常选择振荡频率 12MHz 的石 英晶体。 VccP10 P12 P11 RST P15 P17 P16 P13 P14 P07 P01 P00 P02 P03 P05 P04 P06 P37 P31 P30 P32 P33 P35 P34 P36 ALE EA/VPP P27 P21 P