液位控制系統(tǒng)設計

1、-!緒論設計方案2.1方案舉例2.2方案比較2.3方案確定硬件設計3.1控制系統(tǒng)3.1.1 AT89C51 單片機3.1.2 AT89C51的信號引腳3.1.3單片機最小系統(tǒng)3.2感應系統(tǒng)3.3指示系統(tǒng)3.4液位控制系統(tǒng)3.5電機與報警系統(tǒng)軟件設計4.1延時子程序4.2感應系統(tǒng)程序4.3指示系統(tǒng)程序4.4電機和警報系統(tǒng)程序4.5液位預選系統(tǒng)程序4.6系統(tǒng)主流程圖系統(tǒng)測試5.1仿真測試過程5.2仿真結果參考文獻附錄1系統(tǒng)仿真電路附錄2源程序-10 -11 -13 -13 -13 -14 -14 -15 -17 -18 -19 -21 -22 -23 -22 -25 -26 -第1章緒論21世紀，

2、電子技術獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展， 它作為自動控制中的一個核心器件在小型自動控制系統(tǒng)及信號采集方面已被廣泛應用，技術也相對成熟，向著CMO化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展趨勢。單片機應 用的重要意義還在于它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須由 模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能， 現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。 這種 軟件代替

3、硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統(tǒng)控制技術的一次革命。在傳統(tǒng)的液位控制系統(tǒng)中，存在著自動化程度低、調(diào)節(jié)精度差的缺點，已經(jīng)不符合當 今高效、低耗、低勞動強度的要求，同時會產(chǎn)生大量的污染。對于小型測控系統(tǒng)，一般可 采用以單片機為核心、配以接口電路和外圍設備，在編制應用程式的模式來實現(xiàn)。下面將介紹一個簡單的液位控制系統(tǒng)，可用于容器內(nèi)液體存儲，例工、農(nóng)用蓄水池， 居民社區(qū)水箱等方面。此系統(tǒng)采用以單片機為控制中心的技術，不僅能使控制系統(tǒng)具有精 度高、功能強、經(jīng)濟性好的特點，還節(jié)約能源、利于環(huán)保。第2章設計方案2.1方案舉例方案一：液體流入容量控制方式。對輸入容器的液體的管道進行監(jiān)控， 根據(jù)流入體積

4、推算出容器內(nèi)液體液位高度。圖2-1液體流入容量控制系統(tǒng)結構框圖容量監(jiān)控系統(tǒng)：對進入容器的液體體積進行監(jiān)控。管道控制系統(tǒng)：控制管道對液體的傳輸情況。在液體向容器內(nèi)部輸入時，通過對容量的監(jiān)控知道容器內(nèi)的液體體積， 在液體進入容 器內(nèi)部的體積到達目標時，控制輸送液體的管道，使液流停止，最終達到目標液位。方案二：簡單的連通器控制方式。在目標容器內(nèi)連接連通器，使多余的液體導入副容 器，以致目標容器的液位達到目的液位。圖2-2連通器控制系統(tǒng)結構框圖在目標液位位置給目標容器連接連通器，在觀察到多余溢出的液體流入連通器內(nèi)后, 停止液體輸送。方案三：采用單片機技術來實現(xiàn)液位控制的功能。系統(tǒng)以AT89C51單片機

5、為核心控制 器件，它除具有靈活強大的控制功能，以便實時檢測液位的傳遞信號、控制液位到達的高 低實現(xiàn)自動控制。圖2-3基于單片機實現(xiàn)的液位控制系統(tǒng)結構框圖感應系統(tǒng)：將感應到的液位信號傳遞給單片機控制器?？刂浦噶睿簩⒖刂菩畔鬟f給單片機，使液位到達預定位置。顯示系統(tǒng)：經(jīng)過單片機辨別后，顯示當前系統(tǒng)工作和液位位置指示燈。 電機與報警控制系統(tǒng)：單片機經(jīng)過信息處理后，決定是否啟動電機和報警 2.2方案比較方案一結構簡單，操作方便。但是自動化程度低，精度不高，控制響應時間慢，且只 能單獨控制。方案二結構簡單，成本低廉。但精度不高，無法顯示，浪費資源，自動化程度低。方案三不僅結構簡單，成本低廉，而且準確度高

6、，自動化高，節(jié)省人力資源，更重要 的是利用單片機控制后，由于其擁有多個引腳，在為添加功能時更改電路方便快捷， 而且 內(nèi)部程序可以進行反復輸入和擦除，在以后更改控制方法時只要更改程序內(nèi)容就可以達到 相對應目的，省時省力，及其節(jié)約成本。2.3方案確定綜合考慮以上方案的優(yōu)缺點以及題目的基本要求和發(fā)揮要求，在本設計中，我采用了第三種方案，即采用單片機來實現(xiàn)液位控制的功能為我此次設計的方案。主控制器AT89C51單片機與MCS5係列單片機產(chǎn)品兼容，內(nèi)部自帶有 4KB的Flash存儲器及256KB RAM元，不需另外擴展EEPR0及靜態(tài)RAM可以在線下載程序，易于日后的升級。第3章硬件設計3-1所示。該系

7、統(tǒng)硬件設計總體思想是以單片機為控制系統(tǒng)，接受感應信息并進行處理后，將控制指令傳出，對各個系統(tǒng)進行對應操作。硬件設計總體框圖如圖圖3-1硬件設計總體框圖控制系統(tǒng)：根據(jù)輸入信息進行處理，并將控制數(shù)據(jù)傳出。感應系統(tǒng)：將感應到的液位信號傳遞給單片機控制器。指示系統(tǒng)：經(jīng)過單片機辨別后，顯示當前系統(tǒng)工作和液位位置指示燈。 液位預選系統(tǒng)：將控制信息傳遞給單片機，使液位到達預定位置。電機與報警控制電路：單片機經(jīng)過信息處理后，決定是否啟動電機和報警3.1控制系統(tǒng)該系統(tǒng)控制主要為單片機控制。單片機是單片微型計算機的簡稱，是指集成在一個芯 片上的微型計算機，它的各種功能部件，包括 CPU存儲器、基本輸入/輸出接口電

8、路、 定時/計數(shù)器和終端系統(tǒng)等，都制作在一塊集成芯片上，構成一個完整的微型計算機。3.1.1 AT89C51 單片機單片機實質(zhì)上是一個芯片。它具有結構簡單、控制功能強、可靠性高、體積小、價格 低等優(yōu)點，單片機技術作為計算機技術的一個重要分支，廣泛的應用于工業(yè)控制、智能化 儀器儀表、家用電器、電子玩具等各個領域。ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C5仲片機采用高性能的靜態(tài)80C51設計，并采用先進工藝制 造，還帶有非易失性Flash程序存儲器。它是一種高性能、低功耗的 8位CMO微處理芯 片，市場應用最多。其主要特點如下：8KBFIash ROM可以擦除1000次以上，數(shù)據(jù)保存 10年。技術特點有：2

9、56字節(jié)內(nèi)部RAM電源控制模式；時鐘可停止和恢復；空閑/掉電 模式；6個中斷源；4個中斷優(yōu)先級；4個8位I/O 口；全雙工增強型TUAR 3個16位定 時/計數(shù)器：TO、T1（標準80C51）和增加的T2（捕獲和比較）；全靜態(tài)工作方式：024MHZAT89C51單片機的基本結構請參見圖3-2，各部分情況介紹如下：中央處理器（CPU :中央處理器是單片機的核心，完成運算和控制功能。AT89C51的CPU能處理8位二進制數(shù)或代碼。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部 RAM : AT89C51芯片中共有256個RAM單元，但其中后128 單元被專用寄存器占用，能作為寄存器供用戶使用的只是前128單元，用于存放可讀

10、寫的 數(shù)據(jù)。因此通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器就是指前 128單元，簡稱內(nèi)部RAM內(nèi)部程序存儲器（內(nèi)部 ROM： AT89C51共有8KB掩膜ROM用于存放程序、原始數(shù) 據(jù)或表格，因此稱之為程序存儲器，簡稱內(nèi)部 ROM以實現(xiàn)定時或計數(shù)功能,定時器/計數(shù)器：AT89C5供有2個16位的定時器/計數(shù)器，并以其定時或計數(shù)結果對計算機進行控制。TOT1P0 P1 P2 P3INTOINT1x圖3-2 AT89C51單片機結構框圖并行I/O 口： AT89C51共有四個8位的I/O 口（ P0、P1、P2、P3）,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并 行輸入輸出。串行口： AT89C51單片機有一個全雙工的串行口，以實現(xiàn)單片機和其

11、它設備之間的串 行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移 位器使用。中斷控制系統(tǒng)：AT89C51單片機的中斷功能較強，以滿足控制應用的需要。AT89C51共有5個中斷源，即外中斷2個，定時/計數(shù)中斷2個，串行中斷1個。全部中斷分為高 級和低級共二個優(yōu)先級別。時鐘電路：AT89C51芯片的內(nèi)部有時鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列。系統(tǒng)允許的晶振頻率一般為6MH列12MHZ從上述內(nèi)容可以看出，AT89C51雖然是一個單片機芯片，但作為計算機應該具有的基 本部件它都包括，因此實際上它已是一個簡單的微型計算機系統(tǒng)了。3.1.2

12、AT89C51的信號引腳AT89C51是標準的40引腳雙列直插式集成電路芯片，其引腳排列請參見圖3-3。引腳 功能見表3-1。23_4567891011121314151617181920PP PPP P8051RST/V PD RXD P3.0 TXD P3.1INT0 P3.2INT1 P3.3T0 P 3.4T1P 3.5 WR P 3.6RD P 3.7XTAL2XTAL1 VSSVCCP 0.0P 0.1P 0.2P 0.3P 0.4P 0.5P 0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG P SEN7654321022222222PPPPPPPP393837363534333

13、23130292827262524232221圖3-3 MCS -51引腳ALE在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控 制把P0 口輸出的低8位地址鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔 離。此外由于ALE是以晶振六分之一引腳名稱引腳功能P 0.0 P0.7P0 口 8位雙向端口線P1.0 P1.7P1 口 8位雙向端口線P 2.0 P2.7P2 口 8位雙向端口線P 3.0 P3.7P3 口 8位雙向端口線ALE地址所存控制信號P SEN外部程序存儲器讀選通信號EA訪問程序存儲控制信號RST復位信號XTAL1和 XTAL2夕卜部晶體引線端Vcc+5V電源Vss地線表3-1 AT89C51引腳功能的固定

14、頻率輸出的正脈沖，因此可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。PSEN :外部程序存儲器讀選通信號。在讀外部 ROM寸PSEN有效（低電平），以實現(xiàn)外部romi元的讀操作。EA :訪問程序存儲控制信號。當EA信號為低電平時，對 ROM勺讀操作限定在外部程序存儲器；而當EA信號為高電平時，則對ROM勺讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并 可延至外部程序存儲器。RST復位信號。當輸入的復位信號延續(xù) 2個機器周期以上高電平即為有效，用以完 成單片機的復位初始化操作。XTAL1和XTAL2外接晶體引線端。當使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石 英晶體和微調(diào)電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。VS

15、S地線。VCC +5V 電源。由于工藝及標準化等原因，芯片的引腳數(shù)目是有限制的。例如AT89C51系列把芯片引腳數(shù)目限定為40條，但單片機為實現(xiàn)其功能所需要的信號數(shù)目卻遠遠超過此數(shù)，因此就 需要給一些信號引腳賦以雙重功能。如果把前述的信號定義為引腳第一功能的話，則根據(jù)需要再定義的信號就是它的第二功能。最常用的是P3口線的第二功能詳見表3-2。表3-2 P3 口各引腳與第二功能表第一功能第二功能第二功能信號名稱P 3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P 3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P 3.2INT0外部中斷0申請P 3.3INT1外部中斷1申請P 3.4T0定時器/計數(shù)器0的外部輸入P 3.5T1定時器/計數(shù)器

16、1的外部輸入P 3.6wR外部RAM寫選通P 3.7RD外部RAM賣選通3.1.3單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心，由單片機、時鐘電路、復位電路等組成如圖3-4所示。主要負責各個模塊的初始化工作，讀取并處理時間、按鍵響應、顯示等。 單片機的工作就是執(zhí)行用戶程序、指揮各部分硬件完成既定任務。單片機能夠工作的最小電路還包括時鐘和復位電路。時鐘電路位單片機工作提供基本始終，復位電路用于將單片機內(nèi)部各電路的狀態(tài)恢復 到初始值。單片機是一個負載的同步時序電路， 為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的 時鐘信號控制下嚴格的按時序進行工作。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信

17、號。時鐘電路是由XTAL1和XTAL2之間跨接的晶體振蕩器和微調(diào)電容構成。時鐘電路中晶 體振蕩器的頻率高則系統(tǒng)的時鐘頻率就高， 所以該系統(tǒng)采用12MHz晶振，工作周期為1us。無論是在單片機剛開始接上電源時， 還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復位。 單片機復位是使CPUffi系統(tǒng)中的其他功能部件都恢復到一個確定的初始狀態(tài)， 并從這個狀態(tài)開始工 作。本系統(tǒng)中采用的是12MHz晶振，時鐘頻率為12MHz每個機器周期為1us，需要加上 持續(xù)2us以上時間的高電平。復位電路有兩種形式：手動按鍵復位和上電復位，在本系統(tǒng)中采用的是手動按鍵復位。 如圖3-4所示，R1、C3和KEY1組成系統(tǒng)手動按鍵復位電路。C

18、1U11BJfTALZAKEY1II*-*0 O- 丄1 - 22IFR13R2ASTPin 卩1.1 卩IFPHPl.iPISP1J5Pl.TPUJWQ 卩 D.UnDlP pgDlPELS傀 MPOJSftDSPO.TDTg般KiOftID陀加11P2J6mi3PE.TISPJDfftXDP aiEDPP3；MMTr旳5P3js/rinsjwjT35Ji3221-SS.-SL271口111316圖3-4單片機最小系統(tǒng)3.2感應系統(tǒng)為了使單片機在液位情況不同時進行判定， 從而決定工作情況，我們要給單片機 傳遞液位的信息。感應系統(tǒng)目的就是將感應到的液位的信息傳遞給單片機，所以需要 在容器中放置

19、能夠感應出液位情況的感應器件，此系統(tǒng)中我們選用浮球液位計。浮球液位計由浮球、插桿等組成。根據(jù)排開液體體積相等原理浮于液面， 當容器的液位變化時浮球也隨著上下移動，由于磁性作用，浮球液位計的彈簧受磁性吸合, 把液面位置變化成電信號，通過磁耦合作用，使傳感器內(nèi)電阻成線性變化，由智能轉 換器將電阻變化轉換成420mA標準電流信號，傳供給控制系統(tǒng)可實現(xiàn)液位的自動檢 測、控制和記錄。該儀器適用于石油、化工、電力、輕工及醫(yī)藥等行業(yè)污水處理及各 類常壓和承壓容器內(nèi)介質(zhì)液位的測量，尤其對于地下貯槽、貯罐的液位測量最為理想。通過浮球液位計所傳出的電流信號， 傳遞給單片機。如圖3-5所示，P1.0、P 1.1、P

20、1.2、P 1.3為液位檢測信號傳遞的接口。 P1.0端口接a位，P1.1端口 b位，P1.2端口接c位，P1.3端口接d位。oo一Qcri-C D c E rL rL Fn _r-_ pp H H p p p n2.i paidp叱4ft吃師P2I即V* 卩 JJftiCd h <1卩 JlVTtJUr 121d 1 q咼伽r P J inP32flJTErPI 1眄麗PI iTlimnsTiPItfPl.T圖3-5信號傳遞系統(tǒng)3.3指示系統(tǒng)為了得知控制系統(tǒng)運轉時的情況，我們需要給整個系統(tǒng)添加裝置來明示，表明系統(tǒng)的 進程、液體的位置，此系統(tǒng)中，采用連接指示燈來提供我們液位控制的必要的信

21、息。如圖3-6所示，P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4端口為單片機與液位位置和單片機工作指示燈3-3所示。的控制和通信的數(shù)據(jù)端口。在單片機工作期間，除了表明工作進行的工作指示D5會一直保持亮的狀態(tài)，其它指示燈會為表明液位的情況相應變亮，如表表3-3指示燈情況明示表液位情況亮狀態(tài)指示燈液體到達a位D1液體到達b位D1,D2液體到達c位D1,D2,D3液體到達d位D1,D2,D3,D4-!RP1 BKP ACKTV?U11915a_ :n 2_>>7rALi>7rALZ卩 nnADD 卩 a.IADI卩UADdp n.4jDi卩 ajseiDfifiSTP'

22、O.TAD?P2I1W5fs.ijipdP21DP SENPg護M1ALEP2.W12BftP2JSW3P2J&WUP2.7jmiSP1DPQP1.1卩 3.1/rXDPlipmaHUTP1JPSJflNTlP1.4-P 3.<JTTfjSKTiPISPU&VUfl-P1.TPl.TXRD"37¥31予aga2.g -SL27gia訶12131*1&1Sr- n圖3-6指示系統(tǒng)3.4液位控制系統(tǒng)在液位進入容器時， 為預定液位的控制端口， 到達a位、b位和c位，為了可以控制液體在容器內(nèi)液位的高度，選擇P2.0、P2.1、P2.2在P2.0端口、P

23、2.1端口、P2.2端口接入三個開關分別限定液體 如圖3-7所示。開關閉合時單片機會進行判定，然后根據(jù)程序進行液位控制，使進入容器的液體停止在相應位置。如果在單片機起動后沒有開關閉合, 么液體直到d位才會停止。那JIJfi_iin 1 iia 1 ir 1&rLLLtrmJLlP D.lJftCl pn 腫pP 1333Tw燈HU*2蒞PD-iJAC* PCI 辭PEuewKce POJjttJTT-a_斥STTaoxpsTP2-MPJS J huuw21b愴"密®7?r 丄.um0-7 -IJA m33aOMSPST29r# 占r iLJ 口 211計S31垃P

24、2.*JM2口 a _flh H12&c 位r<P3?aAHSP*T二P 3 .TA IS1BinP lirVFXDP3-inyo PSaiHTTTIQ-3_3r 1 jjP1.1AHO_LLJPIN13*D 1 1p zinirFprF3.4<ralr 17P1.iLB 4 mU1& IQ1&IP1J& FL?pj.rflTT_a_LL圖3-7液位控制系統(tǒng)-!3.5電機與報警系統(tǒng)單片機在接受和判斷傳輸進來的信息后根據(jù)程序來控制電機的運轉和警報的鳴響。P3.0端口連接電機控制電路，在端口圖3-7，P3.0、P3.1為電機和報警器的控制端口,發(fā)出高電平

25、時，會啟動光耦合器，使電路中得電磁繼電器閉合，導通電機電路，使電機轉動將液體送入容器。其工作狀態(tài)如表3-4 0U2R3DIIHiCDIU1ISPD !< PU.lAnblPD 20(02PD 抄 D3 FD 加 D*P DjaSDSPDJSftDfi Pn TJftPT37AS3*m32ALEEftM IJWAP22*ia 松* 11 P2.W12gi22aLZT:ZBR5DELFn*ft 產(chǎn) FMPijrrxQ p jiSiinSgs.pgimn.iJiaPJjftTiFSJSXftjp-p.rjffTT1011主ZZiT16TTLS1rd/rtTBacsirrZ QIn PH圖3-7

26、電機與報警系統(tǒng)圖表3-4電動機和報警器工作狀態(tài)表液位情況液位控制開關情況電動機及報警狀態(tài)未檢測到液體無開關閉合D6亮，電動機轉，警報不響液體到達a位a位開關閉合D6滅，電動機停，警報響無開關閉合D6亮，電動機轉，警報不響液體到達b位b位開關閉合D6滅，電動機停，警報響無開關閉合D6亮，電動機轉，警報不響液體到達c位c位開關閉合D6滅，電動機停，警報響無開關閉合D6亮，電動機轉，警報響液體到達d位無開關閉合D6滅，電動機停，警報響第4章軟件設計4-1 0系統(tǒng)軟件設計的程序編寫內(nèi)容，可以監(jiān)控液位的不同位置，在液位處于不同狀態(tài)傳遞 著不同信號而由程序控制指示燈、 電機及報警器的狀態(tài)。系統(tǒng)設制了三個按

27、鍵，是控制液 位位置的。整個系統(tǒng)的軟件設計均采用C語言開發(fā)，采用查詢的方式進行液位和按鍵狀態(tài) 進行掃描，確保系統(tǒng)的實時性。系統(tǒng)框圖如圖控制系統(tǒng)指示系統(tǒng)電機與警報系統(tǒng)圖4-1控制系統(tǒng)框圖4.1延時子程序電路中我們用的12MHZ的晶體振蕩器，所以一個機器周期為1us，為了使電路中的報 警器發(fā)出正常的鳴叫聲，需要一個延時子程序。內(nèi)容如下：void delay (un sig ned int z)un sig ned int x,y;for(y=110;y>0;y-);for(x=z;x>0;x-);在調(diào)用時插入語句“ delay(z) ”即可啟動延時，而其中的延時其中Z為自定義函數(shù),時間

28、為Z X 110uso4.2感應系統(tǒng)程序由硬件系統(tǒng)可知，單片機的 P1端口接入的是液位的感應端，由于感應端的關系，在 感應高位的端口時低端的感應器一定感應到了液位， 所以端口會由于液位上漲依次接收到 電信號，相對應得函數(shù)程序，流程及其相應程序為：P1=OxfOP1=0xf1P1=0xf3P1=0xf7P1=0xff/液位無感應無信號。/a位有感應信號。/a/a/位、b位有感應信號。位、b位、c位有感應信號。四個液位檔均有感應信號。圖4-2液位感應流程圖液位和單片機工作指示燈的控制和通信的數(shù)據(jù)接入單片機的P0端口。當端口處于高電平時指示燈就會變亮，而控制端口的咼低電平就是單片機和其內(nèi)部的程序，

29、當感應到液 位信號后，作出對應指令。P0.4端口的工作指示燈在單片機工作時一直都要保持亮的狀態(tài)，所以我們需要P0.4一直為高電平。P4端口的函數(shù)指令、流程及其相應程序如下:工作指示if(P l=0xf0)/液位指感應無信號系統(tǒng)啟動燈D5亮P0=0xf0;/只有工作指示燈亮1液位到達液位指示if(P I=0xf1)/ a位有感應信號a位燈D1亮P 0=0xf1;/ a位指示燈亮1液位到達液位指示if(P I=0xf3)/ a位、b位有感應信號b位燈D2亮P0=0xf3;/ a位、b位指示燈亮液位到達液位指示if(P i=0xf7)/a位、b位、c位有感應信號c位燈D3亮P 0=0xf7;/ a位

30、、b位、c位指示燈亮i液位到達液位指示if (P 1=0xff)/ 1四個液位檔均有感應信號d位燈D4亮P 0=0xff;/ 1四個液位指示燈全亮圖4-3指示燈系統(tǒng)流程圖4.4電機和警報系統(tǒng)程序單片機的P3.0、P3.1為電機和報警器的控制端口 ,利用程序語言將這兩個端口定義出來，更為方便簡單的控制，例:sbit P30=PaO;/電機端口，將P3.0接口定義為P30。sbit P 31= Pai;/報警器端口，將P3.1接口定義為P31。相應端口為高電平時會導致電機啟動，報警器鳴叫，系統(tǒng)流程圖如下:/電機指示燈D6亮，電機啟動報警器不響電機指示燈D6滅，電機停報警器響圖4-4電機和警報系統(tǒng)流

31、程圖4.5液位預選系統(tǒng)程序圖4-5液位控制系統(tǒng)流程圖P2.0、P2.1、P2.2為液位預選控制的數(shù)據(jù)傳送端口，不同的感應端口接收到信號后, 通過單片機控制電機和報警器。流程圖如下：a位控制:if(P i=0xf1)/a位有感應信號P0=0xf1;/a位指示燈亮if(P 20=0)/ a位預選開關按下P30=0;/電機停P31=1;/報警b位控制:if(P I=0xf3)/ a位、b位有感應信號P0=0xf3;/ a位、b位指示燈亮if(P 21=0)/ b位預選開關按下P30=0;/電機停P31=1;/報警c位控制:if(P I=0xf7)/ a位、b位、c位有感應信號P 0=0xf7;/ a

32、位、b位、c位指示燈亮if(P 22=0)/ c位預選開關按下P30=0;/電機停P31=1;/報警液位達到d位時,點機會自動停止，報警器鳴叫，程序如下:if (P 1=0xff)/a位、b位、c位、d位均有感應信號P0=Oxff;/ a位、b位、c位、d位水指示燈全亮P30=0;P31=1;/電機停報警4.6系統(tǒng)主流程圖系統(tǒng)的軟件主流程圖如圖4-6所示。圖4-6主程序流程圖系統(tǒng)程序詳見附錄2。第5章系統(tǒng)測試本設計的核心是采用AT89C51單片機，外部連接電子電路，構成了一個多位控制的液 位控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的仿真采用PROTEU軟件，由于軟件內(nèi)沒有浮球等液位感應器，所以連接簡單 電路代替。如圖

33、5-1所示，設有4個接地開關SW1-SW4對液位進行仿真控制如果沒有開 關斷開，就相當于液體低于a位，電機會自動運行。但要注意，在液位處于高液位時液位 肯定浸沒過低液位，所以在表示高液位開關斷開時，低于此液位的開關也要處于斷開狀態(tài)， 對應仿真情況如表5-1 0inxRxn g.*jTX6mP?.4dTI pjjsrriP3LI/HD'P2iW5 P7 IjW 仝3 ID SJfttl 312 5AAI5 7*WU 2.TJtt15XWL?RCTP1DPl-1H12PlJP14PISPieP1J卩靜劇 ALEA1g(ixiJ/reecsi圖5-1信號傳遞仿真系統(tǒng)R9ID.U11113-I

34、t14U nD 口亠遺£獸工M送號魯F一 FRP1 PTFf015LHla.表5-1液位情況仿真表液位情況開關狀態(tài)未檢測到液體開關全部閉合液體到達a位SW1斷開，其他開關全閉合液體到達b位SW1 SW斷開，其他開關閉合液體到達cSW/閉合，其他開關全斷開-!位液體到達d位開關全部斷開5.1仿真測試過程進行系統(tǒng)仿真。運行系統(tǒng)，開始傳感器無感應（如圖 5-1）, P0.4端口保持高電平，D5會保持亮的狀態(tài)說明系統(tǒng)正在運行（如圖5-2所示），此時程序會使P3.0端口為高電平，P3.1端口為低電平，而當P3.1端口為高低電平，會使報警電路導通，才能使報警器會鳴叫。RP1D1VIU1xEXLl

35、POJFA 口PDJfAfr 1an rijr* rBn f T.1rD_lrAB jn 丿 iPDABGPD.IfMIT«T.1P 21f<B rZZfAID.1PSEKt EPZJfAl 1P2 &A1 + 7 rjfliCnLcEA9IB25.air.51 a 云5*37 36 亜3*SWPST圖5-4模擬液位到達a位，SW慚開圖5-2系統(tǒng)運行工作指示燈D5亮5-3所示。當P3.0端口為高電平，D6會變亮，會啟動光耦合器，電流同過電路三極管后會被放大到足夠大，以啟動電磁繼電器使開關吸合，使電機電路導通，如圖SIR iffEdEQ g ta u taIdLlM-D產(chǎn)

36、仁1FUr-1.1Pl-5 rijsPl.TP3.1iT：4 1“ 111 FajmnrP3.irni rismPZTTiTW10R3in卓D7moi-ih-uUJrLE端口為低電平，則電機會轉動，報警器不當開關SW1斷開時，P1.0端口為高電平（如圖5-4），如果開關SW5F閉合狀態(tài)下， 會使P2.0端口為低電平，此時程序會使 P3.0端口為低電平，P3.1端口為高電平，則電 機會停止，報警器會鳴叫，如圖5-5 ;開關SW5f斷開閉合狀態(tài)下，會使 P2.0端口為高 電平，此時程序會使P3.0端口為高電平，P3.1 會鳴叫。U1191忒iR/'1 Re'1卍lEftIEIEO*

37、SW1EW2<r-HSW3VP6W4O® 0"b>rrALi卩moDP0.W1P 0202KTrtLi卩14 iPflJ&ADS陽敘$BsrrPDiJHDTPt 匸 kJALEI 1P 2.*JW12叮測"P2.7A15PinPMfltXDP1.1卩 3.1/11(0pia卩知MTDP1J卩 jjvinTi站4(I1£pisriP1J5FJqwpPl.iw.tjrF15HT留0融233C2L-SOS5r3S32_ss.23 "ST ZU352r2S1Q11131*ZjZ16-!XTAUXTAIZftBTFoa-A FD-li

38、-A FDJfA 卩口 AR PO-UA 陽環(huán)PEIGR PEL?；APHJIWSFZ-VABP3SA ID PH砂 11 P工皿1是PPMAltPZLTfAISP3IVRXPP3-liT>tninnaPIJMITTH-*nn町hP3ja(WrF3.7MFsuXssJ*Z1IgJ57-aei5r inE叩 S > aftwSF"A2忙OrTKHPLE叫D4Mia2£D3ID'2D5F 1 1 -1111iIk圖5-5 a位控制開關閉合當開關SW2斷開時（SW1已處于斷開），P1.1端口為高電平（P1.0端口已處于高電 平）指示燈D1, D2會變亮，判斷此

39、時開關SW6犬況，如果此時開關SW6處于閉合狀態(tài)下, 電機則會停止，報警器會鳴叫；否則電機繼續(xù)轉動。同理，在開關SW3斷開時，指示燈D1, D2, D3會變亮，判斷開關SW7勺狀況。而在開關SW4斷開時，液位指示燈會全亮，電機會自動停止且報警器鳴叫。5.2仿真結果系統(tǒng)通過仿真調(diào)試后，可以穩(wěn)定運行，進行液位控置，且可以在系統(tǒng)進行時更改預設 液位。但要注意在運用電磁繼電器時， 要使電路有足夠的電壓啟動它；連接報警器時， 要 考慮單片機內(nèi)部時鐘始終頻率。本設計以功能齊全適用于大眾為指導思想，選取AT89C5仲片機為控制核心。通過外 圍元件構成了一個具有容器內(nèi)液位不同位置控制的液位控制系統(tǒng)。系統(tǒng)擁有指

40、示燈顯示液位，鍵位預選液位，到目的液位的報警功能，軟件程序采用均 采用C語言編寫，便于移植與升級。整個系統(tǒng)是根據(jù)單片機對液位感應信號和液位控制端口的循環(huán)判斷后，做出對電機的端口信號控制，控制液體的導入與否進而控制了容器內(nèi)部的液位。系統(tǒng)經(jīng)連接、調(diào)試后，可以穩(wěn)定運行，同時可以對液體進入容器位置進行預先設置。 系統(tǒng)具有線路簡單、清晰、體積小、價格低等優(yōu)點，但無法實時監(jiān)控液位情況，添加或更 換不同的液位傳感器可以改進這一情況，之后可以根據(jù)容器參數(shù)計算出液體體積 。本設計系統(tǒng)主要的控制對象是電機， 在不同的情況下來選擇電機的啟動和停止， 沒有 對液體流入容器的整個系統(tǒng)進行多方面的控制，此系統(tǒng)可以在影響液

41、位的其他方面的因素 進行提升和改進，形成多方向控制液位系統(tǒng)。在本次論文設計過程中，感謝我的學校，給了我學習的機會，在學習中，老師從選 題指導、論文框架到細節(jié)修改，都給予了細致的指導，提出了很多寶貴的意見與建議， 老 師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng) 新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。 她淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的 啟迪。這篇論文是在老師的精心指導和大力支持下才完成的感謝所有授我以業(yè)的老師，沒有這些年知識的積淀，我沒有這么大的動力和信心完成 這篇論文。感恩之余，誠懇地請各位老師對我的論文多加批評指正， 使我及時完善論文的 不足之處。謹以此致謝最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱的各位老師表示衷心的感 謝。-!101234678911參考文獻介華.電子技術課程設計指導.北京：高等教育出版社，2003詩白.模擬電子技術基礎（第三版）.北京:高等