基于单片机的液位控制系统.doc

第一章 绪 论 1.1 课题背景 随着计算机技术、测量技术和控制技术的高速发展，越来越多的先进测量控制设备、技术和方法在自动测量控制领域中得到了广泛的应用。单片机以其自身的特点，已广泛应用于智能仪表、工业控制、家用电器、电子玩具等各个领域。本课题适应了这种发展趋势，将单片机应用于液位自动控制系统中，并能实现自动报警、自动控制。液位的测量广泛应用于太阳能热水器，工业锅炉控制，农用机水箱等。液位控制对工农业生产、医疗监护等都有着重要的意义。 液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，在工业生产的各个领域都有广泛应用。在工业生产中，有许多需要对容器内的介质进行液位控制的地方，使其高精度的保持在给定的数值。液位控制一般指对某一液位进行调节控制，使其达到所要要求的精度。液体的液位控制是近年来新开发的一项新的技术，它是自动控制、微型计算机软件、硬件等几项技术紧密结合的产物，工业作业采用的是微机控制和原有的仪表控制，微机控制的优势有很多，如： （1）集中而直接的显示各运行参数和液位状态。 （2）具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能够依据控制效果及时修正运行参数，能够有效减少人的疲劳与失误，从而提高生产过程的安全性与实时性。 （3）在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值，并可以修改系统控制参数，方便的改变液位上、下限。 本设计以水塔供水为模型，鉴于单片机液位控制装置的重复性好、功耗低、测量准确、使用寿命长等特点，设计以单片机为基础的液位控制系统，具有实时液位测量监控数据处理等功能。 1.2 单片机简介 单片微型机简称单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU（Central Processing Unit）只读存储器ROM（Read Only Memory、随机存储器RAM（Random Access Memory、中断系统和多种I/O口、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。是嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，最早是被用在工业控制领域。 第二章 系统设计方案 2.1 基于单片机的液位控制系统设计要求 本系统由单片机AT89C52、液晶显示器、报警器、键盘、传感器和其它基本外围电路组成 。要求：对液位传感器采集的液位信息进行放大、A/D转换等处理，并设计其前端数据采集与相应的输出控制硬件电路，完成相应的单片机软件控制设计。液位信息经传感器采集后送入单片机，单片机进行控制并送液晶显示，可用键盘进行控制液位上、下限。 2.2 总体设计方案 2.2.1 总体设计方案的选择 考虑系统的设计要求，在对器件选择的过程，主要侧重于对传感器的选择。传感器的选择考虑到实际应用中的诸多问题，如可靠性、稳定性等。以下方案是对其进行的比较。 方案一：非接触式液位传感器 非接触式液位传感器只能穿透非导体的容器壁,金属容器或镀金属膜容器壁均无法使用。且粘稠度高不易流动的液体,如果沾粘容器壁过多,可能造成非接触式液位传感器无法使用。且对装环境也有很高要求，须垂直紧靠容器壁安装,以避免相对运动，且安装在长期连续震动的场所。因此，尽管其高灵敏度、高稳定性，也不满足设计的需求。 方案二：投入式液位传感器　 投入式液位传感器是一种用于测量液位的压力传感器。投入式压力传感器的基于液位传感器测液体静压和高度比例的那么液体的基本原理,介绍了国外先进的隔离型扩散硅压力敏感元件或陶瓷电容敏感传感器,会被转换成电子信号,静压力和温度补偿后,进入一个标准线性校正电信号。投入式静压咯力和液位传感器准确看来测量,只有借鉴大气压力,然而连接电缆通气会受到环境的影响,引起气管墙缩合、冷凝。露水滴到电子器件和传感器上，会影响精度者输出漂移。此传感器 容易受环境的影响而造成测量不准确，且安装不方便。 方案三： 电容式液位传感器电容式液位传感器利用电容两极板间的电容值的变化来测量液面高低。电容式液位传感器具有小，容易实现远传和调节的优点，适用于具有腐蚀性和高压介质。但也有许多缺点，如：介质和液面上部的介电常数必须保持恒嘛呢定才能准确测量；测量范围受金属棒长度限制；对容器材质有较高的要求；被测介质具有导电性。以此也不适合在本次设计中使用。 方案四：超声波传感器 超声波传感器他是工业领域吗的第一款在产品上有的按键设定的功能和自诊断功能的小型传感器。它体积小，具有其它大型传感器所具有的功能，安装使用方便且不受被测物体的颜色影响，有许多的特设功能，其供电电压为10～30V，测量范围为30mm～300mm，输出电压0V～10V，输出