基于單片機(jī)的液位控制器設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、 專業(yè)基礎(chǔ)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目:測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)姓 名: 學(xué) 號(hào): 專業(yè)班級(jí): 1、總體設(shè)計(jì)方案1.1 設(shè)計(jì)功能及要求1、利用單片機(jī)和傳感器構(gòu)建一套完整的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)。要求既能實(shí)現(xiàn)水位自動(dòng)控制,又能顯示實(shí)際水位,便于用戶監(jiān)視。在水塔中經(jīng)常要根據(jù)水面的高低進(jìn)行水位的自動(dòng)控制,同時(shí)進(jìn)行水位壓力的檢測(cè)和控制。本液位器具有水位檢測(cè)、報(bào)警、自動(dòng)上水和排水(上水用電機(jī)正轉(zhuǎn)模擬,下水用電機(jī)反轉(zhuǎn)模擬)、壓力檢測(cè)功能。2、該系統(tǒng)以89S52單片機(jī)為水塔水位控制系統(tǒng)的核心,用傳感器采集水壓模擬信號(hào),然后將模擬信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器,換算出某一時(shí)刻水塔水位的實(shí)際高度,然后拿它與標(biāo)定水位進(jìn)行比較,要求實(shí)時(shí)檢測(cè)水箱的液

2、位高度,并與開(kāi)始預(yù)設(shè)定值做比較,由單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷進(jìn)行液位的調(diào)整,最終達(dá)到液位的預(yù)設(shè)定值。檢測(cè)值若高于上限設(shè)定值時(shí),要求報(bào)警,斷開(kāi)繼電器,控制水泵停止上水;檢測(cè)值若低于下限設(shè)定值,要求報(bào)警,開(kāi)啟繼電器,控制水泵開(kāi)始上水。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示測(cè)量值,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱液位的監(jiān)控。如此重復(fù)“測(cè)量、比較、開(kāi)啟”這三步,直至實(shí)測(cè)水位與標(biāo)定水位的偏差落入給定的精度范圍之內(nèi)。落入給定精度范圍之后,將兩個(gè)水泵同時(shí)關(guān)停。電路焊接好后,接通電源,改變液位使檢測(cè)點(diǎn)變化,當(dāng)液位在A點(diǎn)以下時(shí)紅燈連續(xù)亮并且發(fā)出頻率較高的報(bào)警聲,顯示00,電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)A液位<B時(shí),顯示0A,電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)B液位<C時(shí),顯示0B,電機(jī)不

3、轉(zhuǎn);液位在C點(diǎn)及以上時(shí),綠燈連續(xù)亮并且發(fā)出報(bào)警聲,顯示0C,電機(jī)反轉(zhuǎn)。3、控制系統(tǒng)中標(biāo)定水位用鍵盤(pán)輸入,用十進(jìn)制數(shù)碼顯示。本液位器具有水位檢測(cè)、報(bào)警、自動(dòng)上水和排水、壓力檢測(cè)功能。該控制器主要由89S52單片機(jī),0809A/D轉(zhuǎn)換器,A、B、C三點(diǎn)水位檢測(cè)電路,壓力檢測(cè)電路、數(shù)碼顯示電路、鍵盤(pán)和電源電路組成。4、可根據(jù)需要設(shè)定液位控制高度,同時(shí)具備報(bào)警、高度顯示等功能,液位自動(dòng)控制系統(tǒng)工作流程如下:將壓力傳感器傳送來(lái)的電流信號(hào)經(jīng)過(guò)前級(jí)放大和A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)入單片機(jī),經(jīng)單片機(jī)計(jì)算處理(與用戶的設(shè)定值作比較)。將輸出數(shù)字量進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換送給電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。5、基于單片機(jī)的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)本論文是

4、以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)水塔水位控制系統(tǒng),包括硬件電路的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。通過(guò)此系統(tǒng)使水塔水位保持在要求的高度1.2 設(shè)計(jì)方案1.2.1硬件設(shè)計(jì)方案(1)基于單片機(jī)的通用水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法,根據(jù)功能的不同,把系統(tǒng)劃分為如下模塊(圖2)。圖2 系統(tǒng)模塊圖(1)硬件設(shè)計(jì)液位控制器的硬件主要包括由單片機(jī)、傳感器(帶變送器)、鍵盤(pán)電路、數(shù)碼顯示電路、AD轉(zhuǎn)換器和輸出控制電路等。工作原理:基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的液位控制器是以AT89C51芯片為核心,由鍵盤(pán)、數(shù)碼顯示、AD轉(zhuǎn)換、傳感器,電源和控制部分等組成。工作過(guò)程如下:水箱(水塔)液位發(fā)生變化時(shí),引起連接在水箱

5、(水塔)底部的壓力傳感器,壓力傳感器的壓力受到水的壓力,即把變化量轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào);該信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大電路放大后變成幅度為05 V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),送入AD轉(zhuǎn)換器,AD轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)量,由單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,并進(jìn)行處理,根據(jù)設(shè)定要求控制輸出,同時(shí)數(shù)碼管顯示液位高度。通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置液位高、低和限定值以及強(qiáng)制報(bào)警值。該系統(tǒng)控制器特點(diǎn)是直觀地顯示水位高度,可任意控制水位高度。1.2.2軟件設(shè)計(jì)方案(1)設(shè)計(jì)框圖(2)原理:通過(guò)軟件設(shè)計(jì)將將模擬信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器,換算出某一時(shí)刻水塔水位的實(shí)際高度,然后拿它與標(biāo)定水位進(jìn)行比較,要求實(shí)時(shí)檢測(cè)水箱的液位高度,并與開(kāi)始預(yù)設(shè)定值做比較,由單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)的

6、開(kāi)斷進(jìn)行液位的調(diào)整,最終達(dá)到液位的預(yù)設(shè)定值。檢測(cè)值若高于上限設(shè)定值時(shí),要求報(bào)警,斷開(kāi)繼電器,控制水泵停止上水;檢測(cè)值若低于下限設(shè)定值,要求報(bào)警,開(kāi)啟繼電器,控制水泵開(kāi)始上水。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示測(cè)量值,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱液位的監(jiān)控。2.硬件設(shè)計(jì)2.1 液位檢測(cè)電路2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)2.3 LED顯示電路2.4 按鍵電路2.5 報(bào)警電路2.6 電源電路我們組做的是按鍵電路、報(bào)警電路和電源電路PCB板圖如下3.軟件設(shè)計(jì)3.1 主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì):ORG 0000HAJMP MAINORG 0060HMAIN: MOV P1, #FFH ;P1 P3口初始化置1MOV P3,#FFHJNB P1.3

7、, AUT ;若手動(dòng)在自動(dòng)位置,跳到自動(dòng)模式子程序AJMP MEN ;否則轉(zhuǎn)到手動(dòng)模式子程序END自動(dòng)模式子程序設(shè)計(jì)AUT:NOP ;空命令JNB P1.2 , LG ;水位高LGJB P1.1 LD , ;水位沒(méi)低-LDCLR P3.1 ;水位低報(bào)警JB P1.0, LDD ;水位未低低-LDDCLR P3.0 ;水位低低報(bào)警JNB 3.1 P1.6, Y1 ;M1已啟動(dòng)Y1CLR P1.4 ;否則啟動(dòng)M1Y1: JNB P1.7 ,Y2 ;M2已啟動(dòng)-Y2 CLR P1.5 ;否則啟動(dòng)M2Y2: ACALL DELAY ;延時(shí)1分鐘 AJMP AUT ;返回自動(dòng)模式LDD: JNB P1.

8、6 ,Y3 ;單獨(dú)運(yùn)行M1(LDD水位LD)CLR P1.4Y3: JB P1.7 Y2SETB P1.5AJMP Y2LG: CLR P3.2 ;水位高報(bào)警LD: AJMP MAIN ;返回主程序手動(dòng)模式子程序設(shè)計(jì)MEN: NOPJNB P1.1 , MAIN ;水位高返回主程序ACALL KEYCJNE A ,#FOH,NN ;有無(wú)鍵合AJMP MENNN: JNB ACC.4 ,HM1 JNB ACC.5, HM2JNB ACC.6 ,DM1JNB ACC.7 ,DM2AJMP MENHM1: JNB P1.6 ,MENCLR P1.4AJMP MENHM2: JNB P1.7, MEN

9、 CLR P1.5AJMP MENDM1: JB P1.6, MENSETB P1.4AJMP MENDM2: JB P1.7, MENSETB P1.5AJMP MENRET3.2 子程序設(shè)計(jì)3.2.1 鍵盤(pán)子程序設(shè)計(jì)有無(wú)鍵合子程序:KEY: ACALL KS1 ;有無(wú)閉合JNZ LK1ACALL TIMAJMP KEY ;無(wú)鍵閉合返回LK1: ACALL TIMACALL TIMACALL KS1JNZ LK2 延時(shí)1S主程序:T1M1: MOV R1, #F0HL4: MOV R2, #08HL1: MOV R3, #FAHL2: MOV R4, #FAHL1: DJNZ R4, L1D

10、JNZ R3, L2DJNZ R2, L3DJNZ R1, L4RET3.2.2A/D轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換程序入口參數(shù):30H-33H;出口參數(shù):BAI,SHI,GECHANGE CLRF BAI CLRF SHI CLRF GE ;先清除結(jié)果寄存器 MOV FW 31H ; ADD WF 30H,1 MOV FW 32H ADD WF 30H,1 MOV FW 33H ADD WF 30H,1 RRF 30H,1 RRF 30H,0 MOV WF TEMP MOV LW 64H ;減100,結(jié)果保留在W中 SUB WF TEMP,0 BTFSS TATUS,C ;判斷是否大于100

11、GOTO SHI_VAL ;否,轉(zhuǎn)求十位結(jié)果 MOVWF TEMP ;是,差送回TEMP中 INC F BAI,1 ;百位加1 GOTO $-6 ;返回繼續(xù)求百位的值SHI_VAL MOV LW 0AH ;減10,結(jié)果保留在W中 SUBWF TEMP,0 BTFSS STATUS,C ;判斷是否大于10 GOTO GE_VAL ;否,轉(zhuǎn)去判斷個(gè)位結(jié)果 MOVWF TEMP ;是,差送回TEMP中 INCF SHI,1 ;十位值加1 GOTO $-6 ;轉(zhuǎn)會(huì)繼續(xù)求十位的值GE_VAL MOVFW TEMP MOVWF GE ;個(gè)位的值 RETURN顯示程序入口參數(shù):BAI,SHI,GE出口參數(shù):無(wú)DISPLAY MOV FW BAI ;顯示百位 CALL TABLE MOVWF PORTD BCF PORTA,3 CALL DELAY CALL DELAY BSF PORTA

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