基于单片机的水位检测控制系统设计学院:专业:姓名:指导老师:信息学院自动化刘翔学号:职称:0901********盛珣华曹宇教授助理工程师中国·珠海二○一三年五月诚信承诺书本人郑重承诺:本人承诺呈交的毕业设计《基于单片机的水位检测控制系统设计》是在指导教师的指导下,独立开展研究取得的成果,文中引用他人的观点和材料,均在文后按顺序列出其参考文献,设计使用的数据真实可靠。
本人签名:日期:年月日基于单片机的水位检测控制系统设计摘要随着社会和科技的进步,以及人们的生活标准水平逐步的提高与发展,方便的全自动控制系统生活的开始逐步进入到我们的生活,单芯片微型计算机发展是其中的一个重要分支,具有高可靠性,高性能价格比,低电压,低功耗等优点,以单片机为核心的自动化控制系统已经赢得了广泛的应用范围。
本设计是基于单片机的水位检测控制系统设计。
设计系统的目的在于应用单片机的自动运行技术,使得水塔中的水位始终保持在一定范围内,以保证连续正常的供水。
本设计是以AT89C51单片机为核心部件的水塔水位检测控制仿真系统设计的,用以检测水位并进行控制、处理以及报警功能,并在Proteus仿真软件环境中仿真测试。
结果表明,设计的系统具有良好的检测和控制功能,方便移植性和可扩展性。
关键词:水位控制单片机报警Based SCM the water level detection control system designAbstracWith the social and technological progress, as well as the level of people's standard of living gradually improve with the exhibition, and the convenience of automatic control system for the beginning of life gradually into our lives, single-chip microcomputer development is an important branch,the advantages of high reliability, high performance and low cost, low-voltage, low-power microcontroller as the core of the automation control system has won a wide range of applications.The title of the graduate design microcontroller-based water level detection and control system design, three metal rods into the water used to detect the signal, the conductivity of the water, can see that the water level changes. Under normal circumstances, the water level should be kept within a certain range changes, the water level does not exceed the stipulated upper and lower limits, in the event of a system failure, should be promptly cut off electrical power, and there should be sound and audible alarm signals of the light-emitting diode. Design System aimed the application microcontroller run automatically, so that the water level in the water tower always maintained within a certain range in order to ensure the continuous normal water. The design is based on AT89C51 microcontroller as the core components of the water tower water level detection and control simulation system designed to detect water level control, processing, and alarm functions, and Proteus simulation software environment simulation testing. Experimental results show that the design of the system has a good detection and control functions, portability and scalability.Keywords:Level controlmicrocontroller alarm目录1前言 (1)1.1.本设计在国内发展概况 (1)1.2国外发展概况 (1)1.3设计目的 (2)1.4设计意义 (2)2总设计 (2)2.1设计的技术要求 (2)2.2应解决的主要问题 (3)2.3设计原理 (3)2.4方案选择 (3)2.5给定参数 (5)2.6整体方案设计 (5)2.7优点和特色 (6)2.8创新点 (7)2.9系统运行过程可能存在的问题 (7)2.9.1现场数据经过DTU发送后在远程监控室接收不到 (7)3硬件介绍 (7)3.1光电耦合器4N25 (7)3.1.1工作原理 (7)3.1.2主要性能 (8)3.1.3引脚图和引脚名称 (8)3.1.4极限参数 (8)3.2单片机芯片STC90C516RD+ (9)3.2.1芯片简介绍 (9)3.2.2芯片STC90C516RD+引脚 (9)3.2.3主要性能 (10)3.3电磁继电器 (11)3.4蜂鸣器 (11)3.5远程通信模块DTU (12)3.6液位高度传感器 (12)4组态软件 (13)4.1组态概况 (13)4.2组态设计 (13)5软件设计 (17)5.1Keil软件 (17)5.2程序方框图 (17)5.3程序设计 (18)5.4I/O口的分配 (18)5.5子程序 (18)5.5.1延时子程序 (18)5.5.2报警子程序 (19)5.5.3初始化子程序 (20)5.4主程序 (20)6结论 (22)参考文献 (23)谢辞 (24)附录 (25)程序代码 (25)1前言1.1.本设计在国内发展概况国产水位监测仪主要有浮筒式水位仪、压力传感器式水位仪、超声波式水位仪等,在功能齐全、性能稳定等方面,虽然与国际上先进的同类型产品存在一定差距,但是却可以基本满足水位监测及控制的需要。
表1-1中将几类典型的水位检测仪进行了对比。
表1-1 国内水位监测仪对比目前国内使用的大多数为SW40-1型日记水位计,LN-3型数字水位仪,WS-1040自动检测仪,其发展趋势都是向数字化、智能化方向发展。
1.2国外发展概况国外一些发达国家在水位监测设备水平上也存在着较大的差异,其中美国和荷兰的产品在技术性能上代表着当今世界的先进水平。
近年来,水位监测已经融入了更多的技术,例如美国和日本等国已相继推出水位水质监测设备,并已经走进国内的市场了。
下表1-2就是国外水环境监测仪器的对比表。
表1-2 国外水位检测仪对比1.3设计目的设计基于单片机的水位检测控制系统,设计水位探测传感器用来探测三个水位,即低水位,正常水位,高水位。
低水位时送给单片机一个高电平,驱动水泵加水,红灯亮;正常范围的水位时,水泵加水,绿灯亮;高水位时,水泵不加水,黄灯亮。
本设计过程中需要应用到传感技术、单片机技术、光报警技术以及弱电控制强电的技术。
1.4设计意义水是一种宝贵的资源,在生产生活中,水也是不可或缺的,在生产中需要对水位进行控制,防止浪费或者不够用,这是就需要对水位进行控制,如果使用专职人员来对水位进行控制,既不能够进行精确控制,又不能保证长时间控制,是极大的浪费人力物力,如果使用单片机来控制水位的话,则是极大的节约了人力物力,而且满足工业生产中的安全,可靠,简单等需求。
2总设计2.1设计的技术要求1、利用单片机STC90C516RD+实现对水塔进行水位的控制——单片机技术;2、把水位探测传感器探得水塔中的水位送给单片机以实现对水泵抽水系统的控制——传感技术;3、设计光报警显示系统电路,采用发光二极管来表示系统出现故障时的情况——光报警技术;4、水泵加水电路由继电器进行控制——弱电控制强电技术;5、分析工作原理,绘出系统结构原理图及流程图。
2.2应解决的主要问题1、高新技术的应用,应该充分利用先进的传感器技术、计算机技术、通讯技术于一体,采取多种高新技术的集成。
2、产品的系列化,应该注重系统的集成,不仅着眼于单机,更注重系列、通用集成。
未来的检测控制仪将由传感器,采集系统,通讯系统等部分组成,各部分相互独立而又通用。
3、注重性价比,在重视高档仪器开发的同时,更应该降低设备研发以及生产的成本。
4、研发准则发生变化,不应该一味的追求高精尖,而应该将研发转为“恰到好处”。
5、水位检测控制有些时候是需要在非常恶劣的环境条件下工作的,所以要严格控制各个生产环节,提高产品的质量保障。
2.3设计原理本设计的原理是利用水位高度传感器将水位的高度数据返回给单片机,然后单片机根据水位高度在某个设定好的I/O口输出一个低电平信号,通过三极管放大后,控制光电耦合器,在驱动继电器就可以对电机的开关进行调节了,用以实现对水位的控制。
在出现系统报错的状况后,单片机关闭电机,输出两个低电平信号驱动LED 灯和蜂鸣器对现场工作人员进行报警,提示他们系统出现问题,应该尽快解决问题。
在外接多功能数据采集仪器以后,可以将现场的数据,如实时水位,两个电机的工作状态,实时进水流量,实时出水流量等众多数据通过无线或者有线的网络传输,传送到远端的监控室。
这样就可以通过远程的电脑主机看到工业现场的设备运行状况以及进行控制了。