液位自動(dòng)控制系統(tǒng)方案畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))參考模板

1、分類號(hào) 單位代碼 10642 密 級(jí) 公 開(kāi) 學(xué) 號(hào) 學(xué)士學(xué)位論文論文題目：xxx的設(shè)計(jì)論 文 作 者： xxx指 導(dǎo) 教 師： xxx 教授/副教授/講師專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化提交論文日期： 2015年xx月xx日論文答辯日期： 2015年xx月xx日學(xué)位授予單位： 重慶文理學(xué)院中 國(guó) · 重 慶二一五年五月Graduation Thesis of Chongqing University of Arts and Sciencesxxxx(英文題目)Candidate: xxxSupervisor: xxxMajor: Mechanical Engineering andAut

2、omation College of Mechanical and Electronic EngineeringChongqing University of Arts and SciencesMay, 2015 15 / 20文檔可自由編輯打印目 錄摘 要IAbstractII0 引 言11液位自動(dòng)控制系統(tǒng)方案11.1簡(jiǎn)單的機(jī)械控制方式11.2復(fù)雜的控制系統(tǒng)控制方式12液位自動(dòng)控制系統(tǒng)原理12.1液位控制系統(tǒng)的組成12.2工作原理23液位自動(dòng)控制硬件設(shè)計(jì)23.1單片機(jī)23.2復(fù)位電路和晶振電路33.3傳感器43.4液晶顯示43.5A/D轉(zhuǎn)換器53.6按鍵電路63.9繼電器控制電路64液位自動(dòng)

3、控制軟件設(shè)計(jì)74.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)74.2 A/D轉(zhuǎn)換程序85結(jié)果與總結(jié)85.1仿真結(jié)果85.2 實(shí)物制作結(jié)果95.3 總結(jié)9參 考 文 獻(xiàn)10致 謝11附錄12摘 要在我們生活和生產(chǎn)中對(duì)液位的控制有著廣泛的運(yùn)用。比如民用的蓄水池的供水，如果水位過(guò)低過(guò)高，都會(huì)影響到我們的用水。因此我們需要設(shè)計(jì)何適的控制器自動(dòng)調(diào)整起進(jìn)水的流量，使其保持正常的液位。本文主要是設(shè)計(jì)一種液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，它是以AT89S52作為控制器，通過(guò)89S52單片機(jī)、壓力傳感器、ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器和液晶顯示器等硬件系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)的方法，實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制。具有檢測(cè)報(bào)警和控制的功能，而且可以對(duì)液位進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)控

4、制繼電器的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水電機(jī)的啟動(dòng)和停止。該系統(tǒng)操作方便，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、程序容易調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；液位控制；顯示；模數(shù)轉(zhuǎn)換AbstractIn our life and production of liquid level control is widely used. Civil water supply of reservoir, for example, if the low water level is too high, will affect our water. He Shi so we need to design the controller automa

5、tically adjust the water flow, to keep its normal level. This paper is to design a kind of liquid level automatic control system, it was based on the AT89S52 as the controller, through the 89 s52 microcontroller, pressure sensor, converter ADC0832 modulus and liquid crystal displays and other hardwa

6、re system and software design method, realize the liquid level automatic control. Have detection alarm and control functions, and can be carried out on the liquid level display. This design with the single chip microcomputer control relay action, realize the motor start and stop the water. The syste

7、m is easy to operate, and has simple structure, low cost, easy program debugging, etc.Key words： single chip microcomputer； Liquid level control；Display； Analog-to-digital conversion0 引 言隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)控制的智能控制和傳感器技術(shù)在生活中廣泛的應(yīng)用，人們將其應(yīng)運(yùn)用到液位的控制上。液位控制系統(tǒng)是以液位為被控參數(shù)的控制系統(tǒng)。通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)液位高度，在通過(guò)單片機(jī)控制水位高度，具有體積小，實(shí)際運(yùn)用廣泛

8、、簡(jiǎn)單，成本低，整個(gè)系統(tǒng)不容易被干擾，可靠性能高，具有比較高的性價(jià)比。 1 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)方案現(xiàn)在對(duì)液位的控制方法有許多種，比較常用的主要有兩種方法，一種方法是比較簡(jiǎn)單的機(jī)械控制方式，另一種方法是比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)控制方式。1.1簡(jiǎn)單的機(jī)械控制方式簡(jiǎn)單的機(jī)械控制方式其表現(xiàn)形式有浮標(biāo)式、電極式等，這種控制方式具有的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作的價(jià)格低。但是簡(jiǎn)單的機(jī)械控制受到的限制很大，比如電極式需要的前提就是液體導(dǎo)電卻不能被電引燃，這就表明只能對(duì)單個(gè)溶液進(jìn)行控制。這種控制方式的精度也不高，不可顯示液位當(dāng)前高度的數(shù)值，很容易受到各個(gè)方面的干擾，并且要實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制就需要人機(jī)交換性高，但這種方式卻很難

9、實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。 1.2復(fù)雜的控制系統(tǒng)控制方式 復(fù)雜的控制系統(tǒng)控制是應(yīng)用傳感器技術(shù)檢測(cè)液位的高度，把檢測(cè)到的模擬信號(hào)放大，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)，由單片機(jī)處理后，用單片機(jī)的輸出電平控制繼電器的工作，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)水電機(jī)是否進(jìn)水，達(dá)到對(duì)水位的控制。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，選取第二種控制方式實(shí)現(xiàn)。最后確定的方案是以單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)一個(gè)水箱的液位自動(dòng)控制系統(tǒng)。液位高度是會(huì)變化的，所以要求隨時(shí)檢測(cè)水位高度和設(shè)定值進(jìn)行比較，用單片機(jī)控制繼電器的開(kāi)斷實(shí)現(xiàn)液位高度的調(diào)整。液位檢測(cè)是通過(guò)壓力傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)液位高度檢測(cè)。系統(tǒng)設(shè)定了上限高度和下限高度，當(dāng)液位高度上升到上限高度設(shè)定值，系統(tǒng)報(bào)警，單片機(jī)

10、控制繼電器停止，控制電機(jī)停止加水，如果檢測(cè)到液位低于下限高度設(shè)定值，系統(tǒng)報(bào)警，單片機(jī)控制繼電器開(kāi)啟，控制電機(jī)加水。且本系統(tǒng)在檢測(cè)時(shí)用液晶顯示器顯示當(dāng)前液位高度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱的液位自動(dòng)控制。2 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)原理 2.1液位控制系統(tǒng)的組成 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)是由單片機(jī)AT89S52芯片為核心、壓力傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、液晶顯示器、按鍵電路、繼電器等幾部分組成。采用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器的處理器，其中把壓力傳感器傳送來(lái)的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳送給單片機(jī)，然后用單片機(jī)去控制繼電器工作，啟動(dòng)、停止進(jìn)水電機(jī)達(dá)到液位的自動(dòng)控制控制。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。 壓力傳感器變化量單片機(jī)AT89S52A/D

11、轉(zhuǎn)換器模擬量數(shù)字量液位顯示按鍵電路參數(shù)設(shè)定繼電器聲光報(bào)警 圖1 系統(tǒng)框圖2.2工作原理 在水箱的水位發(fā)生改變時(shí)，壓力傳感器會(huì)發(fā)生變化，壓力傳感器接收到的壓力信號(hào)后，就把變化量轉(zhuǎn)換成了電壓信號(hào)。這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大后送到A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器把這個(gè)模擬的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)量，將數(shù)字信號(hào)傳送到單片機(jī)AT89S52中進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。處理后按照設(shè)定的要求控制輸出，同時(shí)液晶顯示模塊顯示液位的高度，按鍵電路可以對(duì)液位的上限高度和下限高度進(jìn)行，液位在超過(guò)上限高度或者低于下限高度都會(huì)聲光報(bào)警。 3 液位自動(dòng)控制硬件設(shè)計(jì) 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件主要包含了單片機(jī)、按鍵電路、液晶顯示器、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器

12、和聲光報(bào)警電路等。3.1單片機(jī) 主要芯片采用的是雙列40引腳的AT89S52單片機(jī)，其引腳如圖2所示 。AT89S52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。3.1.1 AT89S52性能介紹 AT89S52是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，并且具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用了Atmel公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，和80C51系列的單片機(jī)指令與引腳是完全兼容的。片上Flash可以使用在常規(guī)的編程器，也可以允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中編程。在單一的芯片上，就擁8位CPU，不用把芯片取下來(lái)，放在編程器上燒寫(xiě)程序，直接在應(yīng)用的板子

13、上燒定程序，這也就是大多的嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)使用AT89S52而靈活性提高的原因。 3.1.2 AT89S52接口引腳介紹 電源引腳：電源正極VCC,負(fù)極GND。復(fù)位引腳：REST。時(shí)鐘信號(hào)輸入輸出引腳：XTAL1;XTAL2。外部ROM的讀選引腳PSEN（低電平有效）。地址鎖存和ROM編程脈沖輸入引腳：ALE/ PROG。訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器控制引腳：EA/VPP 。P0口可以當(dāng)普通的I/O接口，也控制在系統(tǒng)外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器的時(shí)候，輸出低8位的地址。P1口一般用作普通I/O接口，也可以在系統(tǒng)外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器的時(shí)候，輸出高8位的地址。P3口在為普通I/O口時(shí)，可以進(jìn)行位操作，是雙向端口。當(dāng)系統(tǒng)需要擴(kuò)展外

14、部器件時(shí)，P3口也可以作為第二功能使用。3.1.3 AT89S52接口的使用其中，P0口接液晶顯示器，顯示當(dāng)前液位高度和設(shè)定的液位上、下限值；P1口接A/D轉(zhuǎn)換器和聲光報(bào)警電路 ；P2口用于控制繼電器；P3口連接按鍵電路，用于設(shè)定液位的上、下限值。 圖2 AT89S52單片機(jī)引腳圖3.2復(fù)位電路和晶振電路 單片機(jī)是無(wú)法獨(dú)立完成數(shù)據(jù)處理的，我們需要在單片機(jī)外部添加復(fù)位電路和晶振電路組成最小系統(tǒng)來(lái)輔助單片機(jī)工作。復(fù)位就是讓單片機(jī)從程序的最初開(kāi)始重新運(yùn)行。晶振是為單片機(jī)提供時(shí)鐘的，單片機(jī)工作的最小時(shí)間計(jì)量單位就是由這個(gè)晶振決定。單片機(jī)與兩者的連接入圖3所示。 圖3 最小系統(tǒng)3.3傳感器傳感器選用的是

15、壓力傳感器。當(dāng)受到力的作用時(shí)，傳感器中的電阻應(yīng)變片發(fā)生形變，電阻應(yīng)變片是一種電信號(hào)的敏感器件，其變化后加在電阻兩端的電壓發(fā)生發(fā)生變化，通過(guò)后續(xù)的放大后在傳輸給A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)傳感器選用的是D3B壓力傳感器，如圖4所示。其工作電壓：4.2V到6.2V；壓力范圍：0到1000MM水柱，0到0.1Kg/c；電壓輸出：0.23V到4.9V；線性度在0.2%；接線方面：G接地，I接+5V另與O之間加載2.2K上拉電阻即可通過(guò)O輸出。 圖4 D3B壓力傳感器3.4液晶顯示現(xiàn)在大多的字符液晶都是基于HD44780液晶芯片的，控制原理也是完全相同的。因此基于HD44780寫(xiě)的控制程序可以很方便地應(yīng)用于

16、市場(chǎng)上大部分的字符型液晶。本設(shè)計(jì)選用了LCD1602液晶顯示，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。其引腳結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。 圖5 LCD1602液晶顯示屏引腳結(jié)構(gòu)3.4.1液晶顯示屏引腳接口介紹第1腳VSS是電源地。第2腳VCC是5V電源的正極。第3腳V0是液晶顯示器的對(duì)比度調(diào)整端，在接正電源的時(shí)候?qū)Ρ榷仁亲钊酰拥仉娫磿r(shí)候則相反是最高。第4腳RS是寄存器的選擇，在其高電平為1的時(shí)候選擇的是數(shù)據(jù)寄存器、低電平為0的時(shí)候選擇的則是指令寄存器。第5腳RW是讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平為1時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平為0的時(shí)候進(jìn)行的則是寫(xiě)操作。第6腳E端是使能端

17、，高電平時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。第7至14腳：D0至D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15至16腳為空腳或者背燈電源，其中15腳是背光正極，16腳是背光負(fù)極。其引腳與單片機(jī)連接如圖6所示。 圖6 LCD1602引腳與單片機(jī)引腳連接3.5A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器在系統(tǒng)中有著重要的作用，它將傳感器傳送來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以提供給單片機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào)。系統(tǒng)采用了ADC0832轉(zhuǎn)換芯片，ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高。其引DI連接到單片機(jī)P10，CLK連接P11，CS連接P12上，如圖7所示。圖7 ADC0832 A/D轉(zhuǎn)換

18、器3.6按鍵電路 按鍵電路采用了3個(gè)按鍵，包括設(shè)定鍵、加液位上限、減液位下限鍵，分別連接單片機(jī)的P30、P31、P32，如圖8所示。 圖8 按鍵電路3.7繼電器控制電路繼電器控制電路如圖9所示，單片機(jī)的I/O口直接控制繼電器的電流不夠，所以運(yùn)用單片機(jī)的P20口接到三極管的基極，這里三極管起到了放大和開(kāi)關(guān)的作用。電路中接了一個(gè)二極管并聯(lián)在繼電器兩端起到保護(hù)作用。 圖9 繼電器控制電路4液位自動(dòng)控制軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 在用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)控制器程序時(shí)，相對(duì)會(huì)比較麻煩，本系統(tǒng)采用C程序設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理，易于控制，能有效地的對(duì)不同狀態(tài)和不同外界條件進(jìn)行控制，并且運(yùn)行穩(wěn)定、控制效果良好、

19、抗干擾能力高。圖10為軟件設(shè)計(jì)框圖。 圖10 程序設(shè)計(jì)流程圖4.2 A/D轉(zhuǎn)換程序 A/D轉(zhuǎn)換程序如圖11所示： 圖11 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖5結(jié)果與總結(jié)5.1仿真結(jié)果 如圖12所示。圖12 液位自動(dòng)控制仿真5.2 實(shí)物制作結(jié)果 如圖13所示。圖13 液位自動(dòng)控制實(shí)物5.3 總結(jié)通過(guò)這段時(shí)間的努力完成了液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，完成了方案的選擇、設(shè)計(jì)的仿真、軟件設(shè)計(jì)和實(shí)物制作等方面的工作。本次設(shè)計(jì)通過(guò)查閱資料豐富了我知識(shí)，讓我將所學(xué)的知識(shí)綜合的運(yùn)用起來(lái)，提高了我的動(dòng)手動(dòng)腦能力。在老師指導(dǎo)下，同學(xué)的幫助中，還有自己的努力下達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。參 考 文 獻(xiàn)1 李全利單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第

20、二版）高等教育出版社，2008.62 潘新民，王燕芳微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第版）北京：電子工業(yè)出版社2010.63 虞獻(xiàn)文家用電器原理與應(yīng)用.高等教育出版社，2000.34 胡文金單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程.重慶：重慶大學(xué)出版社,20055 陶永華，尹怡欣，葛蘆生. 新型PID控制及其應(yīng)用北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1998.96 王玉良，吳曉非，張琳，禹可原理與接口技術(shù)（第2版），2006.67 齊蓉，肖維榮可編程控制器技術(shù)電子工業(yè)出版社8 陶永華，尹怡欣，葛蘆生 新型PID控制及其應(yīng)用北京：機(jī)械工業(yè)出版社,19989 廖常初編程及應(yīng)用（第2版）北京：機(jī)械工業(yè)出版社,200710 雷麗文微機(jī)原理與借口技

21、術(shù)北京：電子工業(yè)出版社,200111 朱定華微機(jī)原理與接口技術(shù)北京：北京交通大學(xué)出版社，200312 梁景凱機(jī)電一體化設(shè)計(jì)與系統(tǒng)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199713 楊平，廉仲機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)北京國(guó)防工業(yè)出版社，200114 何小陽(yáng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控原理及技術(shù)重慶大學(xué)出版社，200315 何力民編單片機(jī)高級(jí)教程M北京:北京航空大學(xué)出版社,2000致 謝在我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，我要感謝我的指導(dǎo)老師xxx教授的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。在整個(gè)論文的撰寫(xiě)過(guò)程中，xxx老師傾注了大量的心血和汗水。在此我表示真誠(chéng)的感謝和深深的謝意。許多同學(xué)也提出了寶貴的意見(jiàn)，在此也致以誠(chéng)摯的謝意。大學(xué)即將結(jié)束，教過(guò)我的老師們，你們嚴(yán)

22、謹(jǐn)細(xì)致的、一絲不茍的作風(fēng)一直是我們學(xué)習(xí)的榜樣。感謝這些年陪我的同學(xué)和朋友們，有你們的支持、鼓舞和幫助，我才充實(shí)的度過(guò)了這大學(xué)的生活。Xxx2015年5月 于重慶附錄液位自動(dòng)控制主程序#include<reg52.h> /頭文件#define uchar unsigned char /宏定義#define uint unsigned intsbit beep=P14;sbit Relay=P20;sbit LED_H=P16;sbit LED_L=P17;/*sbit LED_IN=P15;sbit LED_OK=P16;*/sbit K1=P30;sbit K2=P31;sbit

23、K3=P32;uchar H_lim=11,L_lim=7;uchar ad_dat1=0; /讀取濾波后的AD值uchar Water_dat=0;uchar set_flag=0;/*函數(shù)名稱：延時(shí)子函數(shù) 函數(shù)功能：按鍵消抖*/void delayms(uint xms)uint i,j;for(i=xms;i>0;i-)for(j=110;j>0;j-);#include "ADC0832.H"#include "1602.C"/水位計(jì)算/*void Water_Calculate()if(ad_dat1<33)Water_dat

24、=10-(33-ad_dat1)/3);elseWater_dat=10+(ad_dat1-33)/3); */void key()if(K1=0)delayms(10);if(K1=0)set_flag+;if(set_flag>2)set_flag=0;while(!K1);switch(set_flag)case 1:if(K2=0)delayms(10);if(K2=0)if(H_lim<99)H_lim+;while(!K2);else if(K3=0)delayms(10);if(K3=0)if(H_lim>0)H_lim-;while(!K3);break;ca

25、se 2: if(K2=0)delayms(10);if(K2=0)if(L_lim<99)L_lim+;while(!K2);else if(K3=0)delayms(10);if(K3=0)if(L_lim>0)L_lim-;while(!K3);break;default: break;void control()static uchar i=0;if(i<20)i+;elsei=0;if(Water_dat>H_lim|Water_dat<L_lim)if(Water_dat>H_lim)if(i<10)LED_H=0;elseLED_H=1;

26、LED_L=1;Relay=1;/LED_IN=1;LED_OK=0;elseif(i<10)LED_L=0;elseLED_L=1;LED_H=1;Relay=0;/LED_IN=0;LED_OK=1;if(i<10)beep=0;elsebeep=1;elseLED_L=1;LED_H=1;beep=1;void main()uint AD_DAT=0;float ad_buf=0;uchar i=0;/LED_OK=0;init_1602();while(1)if(i<10) / 濾i+;AD_DAT+=A_D();/ 波else/ 算i=0;/ 法ad_dat1=(u

27、char)(AD_DAT/10);/ad_dat1=255-ad_dat1;if(ad_dat1>1)ad_buf=(float)(ad_dat1-1)/2.4);Water_dat=(uchar)(ad_buf);elseWater_dat=0;AD_DAT=0;/Water_Calculate();display(); key();control();液晶顯示程序sbit EN=P27;sbit RS=P25;sbit RW=P26;unsigned char LCD1602_Table="0123456789:-"/ 0123456789abcdefunsign

28、ed char DIS1_TAB="Water level: cm"unsigned char DIS2_TAB=" H: cm L: cm "void write_date(uchar date)EN=0;RS=1;P0=date;EN=0;delayms(5);EN=1;void write_com(uchar date)EN=0;RS=0;P0=date;EN=0;delayms(5);EN=1;void init_1602() unsigned char i;RW=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);for(i=0;i<16;i+)write_date(DIS1_TABi);write_com(0x80+0x40);for(i=0;i<16;i+)write_date(DIS2_TABi);void display()static uchar i=0