基于單片機的水位控制系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄摘要- 1 -關(guān)鍵詞- 1 -英文摘要- 1 -英語關(guān)鍵詞- 1 -專心-專注-專業(yè)基于單片機的水位控制系統(tǒng) 摘要：本設(shè)計是一種基于AT89S52單片機的水位控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實現(xiàn)水位檢測、水位控制、自動處理、報警等功能。實現(xiàn)高、低警戒水位報警并進行水位處理。介紹電路接口原理圖，給出相應的軟件設(shè)計流程圖和程序。本系統(tǒng)可以提高整體的工作效率，實現(xiàn)水位的自動控制。關(guān)鍵詞：AT89S52單片機；水位檢測；自動處理；控制系統(tǒng)A water tower water level control system based on MCUAbstract:A water towe

2、r water level control system is designed based on AT89S52 MCU.This system can realize water level detection, water level control, processing and alarming. The independent detection circuit can realize the elevation, the low warning water level can report to the police and water level process.On the

3、principle of interface circuits, software design is the corresponding flow chart and the corresponding of the main program.This system will save the working time,and also improves the overall efficiency of water towers. Key words：AT89S52 MCU； Water Level detection； Auto-protecting； Control System 1

4、引言隨著人類社會的發(fā)展，水位控制越來越智能化，控制水位的要求也越來越高。它的性能和工作質(zhì)量的優(yōu)良不僅僅對生產(chǎn)有著巨大的影響，而且也關(guān)系著生產(chǎn)的安全。在過去，水位控制的操作是由相應的人員進行操作的，這樣的人工方式帶來了很大的弊端，比如水位的控制，時刻監(jiān)控水箱的環(huán)境，夜間的監(jiān)控等等，操作員稍有疏忽，或者簡易的監(jiān)則器件損壞，將帶來無法彌補的損失，更嚴重的會危機到生產(chǎn)人員的人身安全等。所以，對水位的控制，如果能夠使用精密的而且完全會嚴格按照生產(chǎn)規(guī)定運行的自動化系統(tǒng)，可以最大限度的避免事故的幾率，同時也能節(jié)省資源并能有效提高生產(chǎn)的效率。1.1 研究背景及意義隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人口密度的不斷增加，水

5、資源的利用率與節(jié)約用水意識就相對越發(fā)重要了。水位控制被廣泛地應用在日常生活和工業(yè)上，通過對水位的控制對外供水以滿足需要，其水位控制具有普遍性。水資源一直都在人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，突然斷水，不僅會給人們的生活帶來大大的不便，而且如果長時間缺水，則很有可能造成嚴重的自然災害甚至更大的損失。因此，供水系統(tǒng)往往是建筑、生產(chǎn)或企業(yè)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一。供水的主要問題是塔內(nèi)水位應始終保持在一定范圍，避免“空塔”、“溢塔”現(xiàn)象發(fā)生。當水位到達水位下限時自動啟動電機，給供水；在水位達到水位上限的時候自動關(guān)閉電機，停止供水。并能在供水系統(tǒng)出現(xiàn)異常的時候能夠發(fā)出警報，以及時排除故障，隨時保證的

6、對外的正常供水作用。 目前，控制水位方法較多，其中較為常用的是由單片機控制實現(xiàn)自動運行，使內(nèi)水位保持恒定，以保證連續(xù)正常地供水。隨著我國單片機開發(fā)技術(shù)的逐漸成熟，單片機具備了高集成度，體積小，高可靠性；控制功能強；低電壓，低功耗；易擴展和單片機生產(chǎn)成本低的優(yōu)點。所以，基于單片機的水位控制系統(tǒng)應用到中小型以及民用產(chǎn)品有著交大的發(fā)展空間。使用單片機實現(xiàn)水位控制具有較高的使用價值和穩(wěn)定性好等特點。利用水的導電性能實現(xiàn)對水位的測量，可以有效地保證水位的自動控制，能更好地對水位進行自動化控制，避免了工作人員在現(xiàn)場進行測檢操控，方便了工作人員對水位的控制，控制方便且系統(tǒng)穩(wěn)定性能好。單片機具備了不

7、僅體積小，安裝方便，功能較齊全等優(yōu)點，而且有很高的的性價比，應用前景廣闊，同時有助于發(fā)現(xiàn)可能存在的故障，通過微機實現(xiàn)給水系統(tǒng)的自動控制與調(diào)節(jié)，維持穩(wěn)定系統(tǒng)，保證安全經(jīng)濟運行。此次設(shè)計就是采用AT89S52單片機為核心的一種水位控制系統(tǒng)，具有較高的使用價值和優(yōu)越性。本系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相比較大大降低了使用成本，提高了控制運行速度。根據(jù)仿真模擬運行的結(jié)果表明，該系統(tǒng)能很好的運行，將液位控制在給定的范圍內(nèi)，對過高和過低的水位進行實時安全警報，穩(wěn)定性能好，容易操作和控制，保證了生產(chǎn)的正常運行。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)階段的智能水位控制系統(tǒng)設(shè)計中最常采用的三種手段可實現(xiàn)上述功能：PLC水位控制系統(tǒng)；

8、單片機智能水位控制；光纖傳感器在水位檢測中的應用研究。基于單片機的成本相對于其他兩個控制系統(tǒng)較低，所以當前單片機控制水位的研究占據(jù)了市場的主導位置。單片機水位控制系統(tǒng)以其自動化控制系統(tǒng)的安全優(yōu)勢，不僅大量使用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，并且開始慢慢深入到一些民用水箱產(chǎn)品。但是目前階段，要應用到農(nóng)村當中，因為它的成本問題，還是無法普及各個地方。比如把一臺純手工家用水箱設(shè)計成自動化控制的水箱，從硬件的設(shè)計和鋪設(shè)，對于民用化產(chǎn)品實施的性價比較高。因此大規(guī)模的使用仍受到經(jīng)濟上的限制。但是，從長遠來看，隨著自動化技術(shù)的改進和硬件成本的降低，以及人們對資源浪費的重視。水箱控制系統(tǒng)仍然有大規(guī)模推廣的前景。我國仍然處于生

9、產(chǎn)型發(fā)展中國家，所有幾乎在能源相關(guān)的所有領(lǐng)域中，水箱是比不可少的部件。它性能的優(yōu)良與否關(guān)系直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)安全和效益。目前市場上在用的水位控制方式主要有以下幾種：（1） 外置水壓式水位控制：其工作原理是利用水箱內(nèi)水的自身壓力轉(zhuǎn)化為力矩,利用自來水的壓力膨脹,結(jié)合杠桿原理制作而成.可實現(xiàn)水箱的全自動進水控制。該控制閥水位調(diào)節(jié)范圍廣，使用水位調(diào)節(jié)范圍是03m; 36m；610m(三種閥)的水位高度；使用調(diào)節(jié)壓力范圍是00.2Mpa。對自來水有減壓作用，洗澡時易調(diào)節(jié)水溫，節(jié)水。（2） 電極式水位控制：使用多個電極線與水面接觸，探測水位。最明顯的優(yōu)點就是成本低廉。（3） 液位變送器+智能

10、控制器方式：屬于模擬量控制，可以實時顯示水位數(shù)值，對于水位失控或設(shè)備故障可以提前預警。集成了雙泵智能控制，控制系統(tǒng)接線簡單?？稍O(shè)高、低、超高、超低四點控制，控制點（水面位置）在控制器上設(shè)定，極其方便。智能控制器可與電腦聯(lián)網(wǎng)，可以遠程監(jiān)視水位及設(shè)備運行情況。是從工業(yè)控制系統(tǒng)移植而來，穩(wěn)定可靠。相比于發(fā)達國家在單片機新型系統(tǒng)研究、制造和應用上，他們的經(jīng)驗豐富，技術(shù)趨于成熟。我國在新型測控裝置與系統(tǒng)研究、制造、應用和經(jīng)驗上，與發(fā)達國家相比還存在差距。2 系統(tǒng)的設(shè)計任務與要求2.1 研究內(nèi)容本設(shè)計是一種基于AT89S52單片機的水位控制系統(tǒng)，系統(tǒng)要求實現(xiàn)以下幾個部分：水位檢測模塊、水位檢測范圍、水泵控

11、制水位的工作過程以及報警系統(tǒng)的顯示。本系統(tǒng)的工作原理，就是導線測得水位高度，把信號傳輸給單片機，單片機接受并且處理信號，然后把處理完的信號傳送給繼電器，再通過繼電器的電平轉(zhuǎn)換，根據(jù)水位來控制水泵的工作。2.2 總體系統(tǒng)設(shè)計方框圖為實現(xiàn)系統(tǒng)的水位控制，根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計功能要求，構(gòu)造總體方框圖如圖2-1所示。單片機控制模塊水位控制模塊水位檢測模塊水位警報模塊圖2-1 總體系統(tǒng)方框圖根據(jù)水的導電性，當水位到達導線所處的位置時，低電平信號送入到單片機，經(jīng)單片機分析處理后根據(jù)相應的結(jié)果通過繼電器對水泵電機進行控制，從而進行對水位的控制。2.3 系統(tǒng)要求（1） 電極式傳感器測量水位范圍。（2） 高水位、低水

12、位報警。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 水位檢測模塊常見的水位檢測方法有很多種，本系統(tǒng)選擇了電極式檢測方法，因為該方法簡單，并且由于實驗的精確度要求不是很高，所以電極式方法完全可以滿足對水位的檢測。通過自制3根線將容器中的液位分成了3個水位擋(如果想要多增加幾個的水位監(jiān)測，可以多增加幾根導線來監(jiān)測更多的水位)，通過和電源正極的結(jié)合，利用水導電的特性，通過9012三極管等元件構(gòu)成驅(qū)動電路的電平轉(zhuǎn)換，將液位數(shù)據(jù)輸入P2口，通過單片機換算轉(zhuǎn)換成液位數(shù)據(jù)存入一個存儲器單元，隨時讀取。水位監(jiān)測電路如圖3-1所示。圖3-1 水位檢測電路對于本系統(tǒng)的水位檢測是用三根導線來控制的，其中最長的（接近底部）一根導線跟

13、地連接。當另外兩跟導線接觸到水后，由于水的導電性，使得這兩根導線也變成低電平，從而使三極管9012導通，P2.3和P2.5也變成低電平。當?shù)碗娖絺鹘o單片機后，單片機把信號傳給p2.7引腳，控制電機運行給注水。當兩根導線不接觸水的時候，輸出則是高電平，電機停止工作。在正常情況下，水位應該控制在合理的范圍之內(nèi)?？梢栽谛钏萜鲀?nèi)標刻出水位的不同階段，然后根據(jù)本課題利用的是電極式檢測法，在各個水位階段安裝電極傳感器來檢測水位?？梢愿鶕?jù)水位到達不同的階段從而實現(xiàn)實時顯示。3.2 單片機控制系統(tǒng)模塊本設(shè)計的單片機最小系統(tǒng)由AT89S52單片機、時鐘晶振電路、復位電路組成。時鐘晶振采用是12MHz高精度的晶

14、振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。3.2.1 AT89S52單片機的介紹AT89S52是AT89C51的升級版本，比AT89C51的容量要大很多，所以選擇使用AT89S52芯片來代替AT89C51芯片。AT89S52單片機具有40個引腳，4k bytes flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。AT89S52單片機是一種低功耗高性能的CMOS8位微控制器，內(nèi)置8KB可在線編程閃存。該器件采用ATM

15、EL公司的高密度非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，其指令與工業(yè)標準的80C51指令集兼容。片內(nèi)程序存儲器允許重復在線編程，允許程序存儲器在系統(tǒng)內(nèi)通過SPI串行口改寫或用同用的非易失性存儲器改寫。通過把通用的8位CPU與可在線下載的Flash集成在一個芯片上，AT89S52便成為一個高效的微型計算機。它的應用范圍廣，可用于解決復雜的控制問題，且成本較低。    最常見的PDIP封裝AT89S52的引腳排列見圖3-2。圖3-2 AT89S52AT89S52主要功能特性：· 兼容MCS-51指令系統(tǒng) · 4k可反復擦寫(>1000次）ISP flash rom

16、83; 32個雙向I/O口 · 4.5-5.5v工作電壓· 2個16位可編程定時/計數(shù)器 · 時鐘頻率0-33mhz· 全雙工UART串行中斷口線 · 128x8bit內(nèi)部RAM· 2個外部中斷源 · 低功耗空閑和省電模式· 中斷喚醒省電模式 · 3級加密位· 看門狗（WDT）電路 · 軟件設(shè)置空閑和省電功能· 靈活的ISP字節(jié)和分頁編程 · 雙數(shù)據(jù)寄存器指針按照功能，AT89S52的引腳可分為主電源、外接晶體振蕩或振蕩器、多功能I/O口、控制和復位等。1.多功能I

17、/O口AT89S52共有四個8位的并行I/O口：P0、P1、P2、P3端口，對應的引腳分別是P0.0 P0.7，P1.0 P1.7，P2.0 P2.7，P3.0 P3.7，共32根I/O線。每根線可以單獨用作輸入或輸出。2.RST  復位輸入端。在振蕩器運行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使其單片機復位?？撮T狗定時器（Watchdog）溢出后，該引腳會保持98個振蕩周期的高電平。在SFR AUXR（地址8EH）寄存器中的DISRTO位可以用于屏蔽這種功能。DISRTO位的默認狀態(tài)，是復位高電平輸出功能使能。3.ALE/PROG  地址鎖存允許信號。在存取外部存儲器時，

18、這個輸出信號用于鎖存低字節(jié)地址。在對Flash存儲器編程時，這條引腳用于輸入編程脈沖PROG。一般情況下，ALE是振蕩器頻率的6分頻信號，可用于外部定時或時鐘。但是，在對外部數(shù)據(jù)存儲器每次存取中，會跳過一個ALE脈沖。在需要時，可以把地址8EH中的SFR寄存器的0位置為“1”，從而屏蔽ALE的工作；而只有在MOVX或MOVC指令執(zhí)行時ALE才被激活。在單片機處于外部執(zhí)行方式時，對ALE屏蔽位置“1”并不起作用。4.PSEN  程序存儲器允許信號。它用于讀外部程序存儲器。當AT89S52在執(zhí)行來自外部存儲器的指令時，每一個機器周期PSEN被激活2次。在對外部數(shù)據(jù)存儲器的每次存取中，PS

19、EN的2次激活會被跳過。5.EA/Vpp  外部存取允許信號。為了確保單片機從地址為0000HFFFFH的外部程序存儲器中讀取代碼，故要把EA接到GND端，即地端。但是，如果鎖定位1被編程，則EA在復位時被鎖存。當執(zhí)行內(nèi)部程序時，EA應接到Vcc。在對Flash存儲器編程時，這條引腳接收12V編程電壓Vpp。6.XTAL1  振蕩器的反相放大器輸入，內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 7.XTAL2  振蕩器的反相放大器輸出。3.2.2 復位電路基本的復位方式有手動復位跟上電復位，本系統(tǒng)使用手動復位方式。手動按鈕復位需要人為在復位輸入端RST上加入高電平，一般采用的辦法是在

20、RST端和正電源Vcc之間接一個按鈕。當人為按下按鈕時，則Vcc的電平就會直接加到RST端。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復位的時間要求。復位電路由單片機AT89S52的RST引腳和電容、電阻串聯(lián)構(gòu)成。其電路原理圖如圖3-3所示。圖3-3 復位電路原理圖AT89S52單片機的第9腳（RST）為復位引腳與電容和電阻中間相連。系統(tǒng)上電后，時鐘電路開始工作，只要RST引腳上出現(xiàn)大于兩個機器周期時間的高電平即可引起單片機執(zhí)行復位操作。3.2.3 時鐘電路時鐘電路一般由晶振和電容組成。本次設(shè)計中的時鐘電路我選用的是晶振電路。在單片機系統(tǒng)里晶振作用非常大，全稱叫晶體振蕩器

21、，它結(jié)合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。 在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器。晶振用一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。 單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。時鐘電路如圖3-4所示。圖

22、3-4 時鐘電路原理圖3.3 水位控制模塊水位控制電路是通過繼電器來控制水泵的運行的，根據(jù)檢測到的水位處于哪個階段，通過單片機處理后由P2.7口傳送給水位控制電路，以此來進行水位的控制。選擇繼電器控制水泵的原因是因為繼電器可以通過小電流控制大電流的特點，由于水泵的運行需要大電流，而直流電源無法提供大功率，因此需要使用交流供電。并且繼電器不僅是一種可以自動控制的電器，而且對系統(tǒng)線路還起到了保護作用。采集完水位信息之后，通過單片機的P2口把信息送入給單片機處理加工，沒水，滿水或者系統(tǒng)出錯，水泵都會做出相應的反應，使系統(tǒng)的水位保持在一定的范圍內(nèi)。水位控制電路如圖3-5所示。圖3-5 水位控制電路當水

23、位低于上水位限時，繼電器電平轉(zhuǎn)換控制水泵運作，D2燈亮。當水位高于水位上限時，繼電器控制水泵停止工作，D2燈暗。3.3.1 繼電器的介紹繼電器是具有隔離功能的自動開關(guān)元件，在本次設(shè)計當中主要來做自動控制作用，系統(tǒng)采用+5V的直流電來控制220V的交流電，以達到控制水泵的作用，因為在這里是以一種弱電來控制強電，所以安裝和使用的過程當中一定要注意用電安全注意事項。 磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合

24、。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。 常用的繼電器可分為電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器、時間繼電器、熱繼電器以及干簧繼電器等。 （1） 熱繼電器是一種通過電流簡介反應被控電器發(fā)熱狀態(tài)的防護器件。 （2） 干簧繼電器是一種新型密封觸點的繼電器，它既能導磁又能導電，兼有普通電磁繼電器的觸點

25、和磁路系統(tǒng)的雙重作用，具備快速動作、靈敏度高、穩(wěn)定可靠和消耗功率低等優(yōu)點。 （3）時間繼電器是在電路中對動作時間起控制作用的繼電器。 （4）中間繼電器具有觸點多、觸點電流大和動作靈敏等特點，常用于某一電器與被控電路之間，以擴大電器的控制觸點數(shù)量和容量。 （5）電流繼電器和電壓繼電器屬于常用的電磁繼電器之一。如果繼電器是按通入線圈的電流的大小而動作的，就是電流繼電器，電流繼電器是串聯(lián)在負載中使用的，其線圈匝數(shù)少、內(nèi)阻低，可以保護線路不因電流過大而收到損壞；如果繼電器是按照施加到線圈上的電壓大小來動作的，就是電壓繼電器，電壓繼電器與負載電路并聯(lián)工作，所以線圈匝數(shù)較多、

26、阻抗較高。故本次對于水泵電機的控制選用的是電流繼電器。3.4 水位報警模塊 本系統(tǒng)的水位報警電路采用了簡單的指示燈報警，系統(tǒng)故障報警和水泵的水位信息報警，以便及時掌握水泵水位控制系統(tǒng)的工作狀況。每一個二極管都已經(jīng)設(shè)定為特定的水位階段，每當水位到達設(shè)定階段時，對應的二極管就發(fā)光顯示，二極管由單片機的P1口控制。對于水位信息的報警，為了防止水位過高而導致水資源的浪費，以及水位過低而導致供水不足的現(xiàn)象發(fā)生。在報警系統(tǒng)這個模塊中設(shè)置了水位上限指示燈跟水位下限指示燈。采用不同顏色的發(fā)光二極管，黃色代表水位下限指示燈，綠色代表水位上限指示燈。報警系統(tǒng)的設(shè)計思路是首先把上、下限報警值分別確定下來，然后取本次

27、采樣值Xi先與上限值進行比較，如果大于上限報警值，單片機發(fā)出高電平信號，使繼電器斷開，水泵電機停止向內(nèi)注水，同時，單片機P1.2輸出低電平，使綠燈亮，進行上限報警；如果采樣值Xi小于上限報警值，則繼續(xù)講采樣值Xi與下限報警值想比較，若小于下限報警值，單片機送出低電平信號，這時繼電器吸合，水泵電機開始向內(nèi)注水，同時，單片機P1.1輸出低電平，使黃燈亮，進行下限報警。當水位檢測系統(tǒng)出故障的時候三個燈閃動。水位報警電路如圖3-6所示。圖3-6 水位報警電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 水位控制主程序給系統(tǒng)設(shè)定水位的基本上下限值，當水位處于上、下限之間時，P2.3=0，P2.5=1，此時無論電機是在帶動水泵

28、給供水使水位不斷上升，還是電機沒有工作使水位不斷下降， 都應繼續(xù)維持原有工作狀態(tài)；當水位低于下限時，P2.3=1，P2.5=1，此時啟動電機轉(zhuǎn)動，帶動水泵給供水。水位控制主程序流程如圖4-1所示。開始準備檢測狀態(tài)位 P2.3=1? YP2.7=0啟動P2.5=1? N Y P2.5=0? N故障 NP2.7=1,停機 YP2.7=1,停機延時10s等待，維修 圖4-1 水位控制主程序流程上、下限水位信號分別由p2.5、p2.3輸入，電機的控制信號由p2.7輸出。操作并記錄下4組水位檢測信號與輸出控制操作關(guān)系，狀態(tài)如下表4-1所示 表4-1 水位檢測信號與輸出控制操作關(guān)系P2.3(b低水位)P2

29、.5(c高水位) P2.7 輸出控制操作 110電機轉(zhuǎn)動010保持轉(zhuǎn)動101三個燈閃（故障）001電機停止4.2 中斷報警程序當測量水位的下限不存在時，說明系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。這時就申請了中斷，在中斷中報警，告訴工作人員進行相應的處理。圖4-2為中斷報警程序流程圖。 保護現(xiàn)場 檢查水位上限報警并處理超上限? Y 下限報警并處理超下限? 恢復現(xiàn)場 返回圖4-2 中斷報警程序流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試及誤差分析5.1 硬件調(diào)試硬件電路制作應避免出現(xiàn)虛焊或焊接短路的情況，電路的設(shè)計在理論上完全行得通，接線原則是從全局出發(fā)，逐個模塊一一連接調(diào)試，最后進行總體調(diào)試。逐個模塊接線再調(diào)試，可以為總體調(diào)試省去很多時間，并

30、且只要每個模塊都能正常運行，總的電路就不會出現(xiàn)太大問題。調(diào)試前的直觀檢查：（1） 連線是否正確。在通電之前應先檢查一下電路的連線是否正確，包括錯線，少線和多線的情況。檢查的方法有：按照電路圖檢查安裝的線路，這種方法的特點是，根據(jù)電路圖來確定，按一定的順序進行檢查安裝好的電路，由此，可容易查出錯線和少線的情況。另外一種方法就是按照實際線路來對照原理電路進行查線，這是一種以元件為中心行進查線的方法。把每個元件引腳的連線一次查清，檢查每個接線處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯線和少線，還容易查出多線的情況。（2） 元器件安裝時的情況。檢查元器件引腳之間有無短路，連接處有無接觸不良，二極管和

31、電容等是否連接有誤。（3） 電源端對地是否存在短路，在通電錢，斷開一根電源線，用萬用表檢查電源對地端是否存在短路。5.2 軟件調(diào)試本系統(tǒng)采用Keil軟件對編寫的軟件程序進行編譯調(diào)試，因為C語言具有結(jié)構(gòu)簡潔、可讀性強、編譯效率高的優(yōu)點，所以本次程序編寫選擇使用的是C語言。軟件調(diào)試由兩個部分組成，首先，確定程序中錯誤的確切性質(zhì)和位置；然后。對程序代碼進行分析，確定問題的原因，并設(shè)法改變這個錯誤。具體步驟組成方法如下：（1） 從錯誤的硬件表現(xiàn)，確定出程序中出錯的位置。（2） 分析有關(guān)程序代碼，找出錯誤的內(nèi)在原因。（3） 修改程序代碼，排除錯誤。（4） 重新燒入代碼，檢測硬件表現(xiàn)是否正常。（5） 如果

32、所做的修改無效，則撤銷這次改動，重新修改其他代碼，直到排除錯誤代碼。5.3 誤差分析電極式液位檢測方法，在向二次儀表發(fā)出高低位的液位信號從而控制執(zhí)行機構(gòu)做出運行，停止的指令途中。誤差的產(chǎn)生，主要來源于水位檢測模塊這個部分。以下是對幾個誤差因素的分析。（1） 蓄水容器的震蕩。由于外界因素的影響，不管是蓄水容器或者水的本身都會產(chǎn)生一定的波動性。這個時候，由于檢測傳感器是固定不變的，而液體卻在不規(guī)則的運動，往往會導致檢測出現(xiàn)很大程度的誤差。（2） 液面泡沫的產(chǎn)生。由于液體表面會產(chǎn)生一定的泡沫量，所以往往在檢測過程中，液位并未到達實際的水位階段時，液體所產(chǎn)生的泡沫經(jīng)過導電從而使系統(tǒng)錯誤判斷液位已經(jīng)達到

33、實際的水位階段。（3） 電極污染。長時間的使用電極，在電極表面會附著污染物（鐵銹或者鹽份等等），很容易導致電極導電性能降低，從而喪失檢測水位的功能。（4） 檢測電路模塊未采取隔離干擾措施。對于水位檢測模塊在檢測水位的時候可能會產(chǎn)生的干擾，在信號送入單片機之前需要采取隔離措施，因為液面?zhèn)魉偷絾纹瑱C還有一段距離，途中會串進來N種干擾信號，采取隔離措施可以提高系統(tǒng)可靠性。具體方法，當導線測得水位信號時，通過三極管隔離，三極管發(fā)射極接電源正極并且串聯(lián)一個10K左右的電阻，基極接地。6 總結(jié)該系統(tǒng)設(shè)計是基于在單片機嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計的，充分利用單片機強大控制功能和方便通信接口，實現(xiàn)水位檢測、自動處理和報警

34、等功能，提高了水位的自動控制能力。進一步優(yōu)化系統(tǒng)軟硬件設(shè)計。本次設(shè)計是通過單片機來實現(xiàn)的，所以查找了大量有關(guān)單片機的資料，最終選用了AT89S52單片機，通過設(shè)計軟件程序確定水位的上下限值，根據(jù)到達上下限值用單片機來通過繼電器的吸合與斷開來控制水泵電機的啟停，來實現(xiàn)內(nèi)水位的控制。當測量到的水位高度超過我們設(shè)定的報警上限值時，進行上限報警，進行超上限處理；當測量到的水位高度低于我們設(shè)定的報警下限值時，進行下限報警，進行超下限處理。當智能水位控制系統(tǒng)啟動后，內(nèi)水位處于循環(huán)狀態(tài)。在硬件設(shè)計中，還加入了時鐘電路和復位電路，時鐘電路是保證單片機正常工作的最基本的晶振電路；而復位電路可以在系統(tǒng)出錯時，將系

35、統(tǒng)復位，一切恢復初始狀態(tài)，從而使系統(tǒng)恢復正常。在軟件的設(shè)計中，當水位正常運行的時候，系統(tǒng)按照主流程圖所示的流程平穩(wěn)的運行。如果一但檢測的水位達到報警的條件，則系統(tǒng)將申請中斷，并進入中斷服務程序，進行相應的報警后的處理。在這次的畢業(yè)設(shè)計中更重要的是學習到的工程設(shè)計方法。綜上所述，通過軟、硬件的結(jié)合，構(gòu)成了本次的水位控制。7 致謝在本次的畢業(yè)設(shè)計中，我首先要感謝學校的畢業(yè)設(shè)計指導教師,何秀慧老師對我的指導，在幫助我完成這次設(shè)計的同時教會了我很多的東西，同時感謝在我遇到困難時幫助我的同學們，使我能順利的完成本次的設(shè)計題目。 從我選擇水位控制系統(tǒng)當做畢業(yè)設(shè)計，并且到最后把它完成。在做本次設(shè)計

36、的期間，我不僅對之前學到的專業(yè)知識加強了鞏固，更重要的是我學到了更多新的知識，掌握了設(shè)計一個系統(tǒng)的步驟、方法、設(shè)計思想。 在本次設(shè)計之初，我拿到了現(xiàn)在所做的畢業(yè)設(shè)計的題目基于單片機的水位控制系統(tǒng)，并且了解了所做設(shè)計的目的、要求以及要完成的工作。開題之后我進入了資料搜尋階段，不僅經(jīng)常到圖書館查找資料，而且在網(wǎng)上也搜到很多有用的資料，了解了水位控制系統(tǒng)發(fā)展的狀況以及研究現(xiàn)狀，從中得到了許多對設(shè)計有用的東西，并最終確定一套設(shè)計方案。 最后通過這次畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，讓我更加懂得自我學習的重要性，以及處理問題的多樣性。這次學習的方法將會陪伴我在以后的工作當中，令我逐漸變得更好。參考文獻

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