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1、 题 目： 基于单片机的液位控制系统设计 姓 名: 游威振 学 号： 2 系 别： 物理与电子工程系 专 业: 自动化 年级班级: 2009级（2)班 指导教师： 郭艳花 讲师 年 5 月18日毕业论文（设计)作者声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关
2、数据库进行检索和查阅。本毕业论文内容不涉及国家机密。论文题目：作者单位:作者签名: 年 月 日 目 录摘要1引言1概述22系统总体方案23.系统硬件设计33.1 9C5单片机最小系统33.2 液位信号采集电路433 显示与报警电路. 水泵控制电路63.5 直流电源电路7.系统的软件设计5.系统仿真测试9.结论13参考文献3附录A 总原理图1附录B 系统程序1致谢18基于单片机的液位控制系统设计 摘 要:本系统以单片机A9C52为控制核心来实现水位的基本控制功能。该设计由液位信号采集电路、显示与报警电路、直流稳压电源电路和水泵控制电路组成。以单片机端口输出电平控制继电器动作,实现电机的启动或停止
3、,从而达到自动控制水位目的。另外,系统根据设定的高度控制水位，同时具备报警提醒功能。该系统操作方便,性能良好，进一步提高了液位控制的安全性、可靠性与实用性,降低了硬件成本。关键词:A2；信号采集;水位控制;显示与报警esi ofLiqui Level CntrolSem eon CAbsract: he AT89C52 sinle-ch comptr is used thesystemas the control co to rize the asiccntro fntionsf waer lel. A igal aquisitonircuit, adiply and ar crct,a po
4、wer sup ircuit d a watpup corlcicutarinclue in this sign. Wen h lay is contrld b e eve of th otp port of thesingle-chip computr,the motor iet up or stoppdso ato acive te pupose f auomatic waterleel cotro. naddio, accordgt the set of wtelevel contol ste, the system isven the alarm ucton. The system s
5、 perate easiyand as goodulity， which futer imoves the saety , relabilt an ractiaility of leveontrol and he cot o ardwar also rued.Ky Wd: A8C2; Sinal Acquision； WaeLvel Cotrol; Dsplay and Alarm 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。我国农村地区普通家庭用水主要采用人工加水的方式,当生活用水用完时再人工开启水泵加水，很不方便。且加水的过程中必须时刻注意水位的高度以防水溢
6、出。所以这一切问题的存在，都在呼唤一种简单经济的水箱水位检测报警控制系统的诞生。传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点，而自动控制系统， 依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定以满足用水要求, 从而提高了供水系统的质量。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。单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的P、存储器输入、输出等部件的小型芯片。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。单片机稳定性好且抗干扰能力强，使用单片机控制液体液位成为很好的选择。1. 概述
7、液位控制一般指对某一液位进行调节,使其达到所要求的控制精度。液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在生产生活各领域都有广泛应用。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，更多科研机构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，因此其在不断的努力研究与开发中。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；深圳在研制新型的测控装置与系统领域也比较有成就,尽管
8、与发达国家比较尚有差距，但是,深圳的高校、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。本次设计-基于单片机的液位控制系统设计，以单片机为控制核心，提供了一个对供水箱水位进行监控的系统。根据监控对象的特征，能够实时检测水箱的液位高度,并与开始预设定值做比较，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范围。在水箱内部设计了一个简单的水位探测传感器来检测三个水位,即低水位，正常水位和高水位。低水位时，红灯亮且启动水泵；正常范围水位时，水泵加水且绿灯亮;达到高水位时，停止水泵加水且黄
9、灯亮；系统出现故障时,三灯均亮以提醒有关人员维修。此装置成本低，安装方便,灵敏性好，是节约水源,方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。2系统总体方案 系统总体电路主要由液位信号采集电路、水泵控制电路、显示与报警电路、直流电源电路以及A89C5单片机最小系统五部分构成。本设计中，传感器采集的液位高度信号送往单片机,由单片机输出相应控制信号。显示与报警电路用于表明当前液位状态以及是否出现系统故障;水泵控制电路根据单片机的输出信号断开或闭合水泵电机开关;直流电源电路为系统提供所需电压。硬件总体框图如图所示。液位信号采集电路P1.0P1.1 AT89C52单片机 水泵控制电路P2.0 直流电源电路 显
10、示与报警 电路P2.1P2.4时钟和复位电路 图1 系统总体框图 系统硬件设计3.1 8952单片机最小系统单片机最小系统如图2所示。单片机的工作必须在时钟信号控制下才能有序 图2 9C单片机最小系统地进行,而时钟电路就是为单片机工作提供基本时钟信号的。单片机的时钟信号通常有两种产生方式：内部时钟方式和外部时钟方式。此设计采用外部时钟方式。无论是在单片机刚开始接上电源时,还是运行过程中发生故障都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值,并从这个状态开始工作。单片机的复位形式:上电复位、按键复位。此设计采用按键复位。32 液位信号采集电路 此模块包括液位传感器电路与稳
11、压电路。传感器是一种能感受到被测物体物理量的变化并将其转化为便于传输和处理的电信号的装置，它被广泛应用于生产生活的各个领域。本设计采用的水位探测传感器制作简便,经济实惠。传感器电路如图3所示。线为低水位控制线,当水位低于此线时它不导通，水位在正常范围时,它导通。C线为高水位线,它导通时表明水位已经达到高水位。当水位低于低水位控制线时,由电机带动水泵供水。单片机控制电机转动，随着持续供水,水位不断上升.当水位上升到上限水位时,由于水的导电作用，使、C棒均与+5V连通,因此B、C两端的电压都为5 V即为“1”状态，此时应停止电机和水泵工作，不再向水箱注水；当水位处于上、下限之间时，B棒和+5V导通
12、,而C棒不能与5V导通，B端为“1”状态，端为“”状态,此时不管是电机正在带动水泵给水箱注水,还是电机不工作且水位不断下降，都应继续维持原有工作状态;当水位处于下限位置以下时,B、C棒均不能与+V导通,两者均为“0”状态。此时应启动电机带动水泵给水箱加水。图3液位传感器模型稳压电路能够保证从传感器输出的电压稳定地送往单片机中，其电路结构与液位传感器电路共同构成液位信号采集电路,如图4所示。稳压电路主要由两级放大稳定电路组成,能够将由液位传感器实时采集到的当前液位状态的电压形式的信号通过稳压处理,送往核心控制芯片AT89C52单片机。其工作过程是:由R2或接收传感器的模拟信号,再将此信号通过稳压
13、电路经引脚P.0或1.1稳定地送往单片机。具体地说，如果R2或R得到的是高电平,则1、D和Q2导通并把高电平传到单片机的输入引脚1.0或.;若R2或5得到的是低电平,则、D2和4均不能导通,使得送入单片机引脚P1.0或.的是稳定的低电平。 图4 液位信号采集电路33显示与报警电路此电路采用三种颜色的发光二极管来表示不同的水位情况，并使用蜂鸣器来产生系统的故障报警提醒,如图5所示。当只有红灯亮时，表明当前液位为低水位,需要启动水泵加水;当只有绿灯时，表明液位处于正常范围内,水泵继续供水；当只有黄灯亮时，说明水位达到高水位的控制线,水泵需要停止供水。当三灯均亮且蜂鸣器响时,表明系统出现故障。三个发光二极管分别与单片机的P2脚、2.1脚和23脚相连接,蜂鸣器与P2.脚相连。 图5 显示与报警电路3.4 水泵控制电路水泵控制电路如图6所示。该电路由继电器和闭合开关、光电耦合器、电动机、R、3、R4以及D1、Q4等组成。当液位在低水位时单片机给P.送一个低电平导通光电耦合器，
