液位檢測(cè)與控制試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、液位檢測(cè)與控制試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.發(fā)展現(xiàn)狀：液位檢測(cè)在許多控制領(lǐng)域已較為普遍，各種類型的液位檢測(cè)裝置也不少，按原理分有浮力式、壓力式、超聲波式、差壓式、電容式等，這各種方法都根據(jù)其需要設(shè)計(jì)完成，其結(jié)構(gòu)、量程和精度各有特色, 適用于各自的場合, 但都是基于固定液箱液位檢測(cè)而設(shè)計(jì)。市面上也有現(xiàn)成的液位計(jì)，有投入式、浮球式、彈簧式等，絕大多數(shù)價(jià)格驚人?！八巧础?，不僅人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)常涉及到各種液位和流量的控制問題，例如飲料、食品加工，居民生活用水的供應(yīng)，溶液過濾，污水處理，化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過程， 通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要維持合適的高度，太滿容易溢出造成浪費(fèi)，過少則無

2、法滿足需求。因此，需要設(shè)計(jì)合適的控制器自動(dòng)調(diào)整蓄液池的進(jìn)出流量，使得蓄液池內(nèi)液位保持正常水平，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效益。這些不同背景的實(shí)際問題都可以簡化為某種水箱的液位控制問題。因此液位是工業(yè)控制過程中一個(gè)重要的參數(shù)。特別是在動(dòng)態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)、控制，能收到很好的生產(chǎn)效果。高老師也進(jìn)行了多次的實(shí)驗(yàn)得出了一些相關(guān)的數(shù)據(jù)，水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用非常長廣泛，可以把一個(gè)復(fù)雜的液位控制系統(tǒng)簡化成一個(gè)水箱液位控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。所以就選擇了該題目的設(shè)計(jì)。由于液位檢測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，性能指標(biāo)和技術(shù)要求也有差異，但適用有效的測(cè)量成為共同的發(fā)展趨勢(shì)，隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液位

3、檢測(cè)的自動(dòng)控制成為其今后的發(fā)展趨勢(shì)，控制過程的自動(dòng)化處理以及監(jiān)控軟件良好的人機(jī)界面，操作人員在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上能根據(jù)控制效果及時(shí)修運(yùn)行參數(shù)，這樣能有效地減少工人的疲勞和失誤，提高生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)性、安全性。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用的普及、可靠性的提高及價(jià)格的下降，液位檢測(cè)的微機(jī)控制必將得到更加廣泛的應(yīng)用。所以，我們?cè)诖嗽O(shè)計(jì)了這個(gè)簡易的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，一方面，節(jié)省了大量的經(jīng)濟(jì)開支；另一方面，讓我們對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有了更加深刻、透徹的了解，不僅增加了我們的感性認(rèn)識(shí)，還促進(jìn)了我們對(duì)于系統(tǒng)各個(gè)部分的深刻剖析，從傳感器選型到整個(gè)系統(tǒng)的建立，我們都投入其中，并為之努力著。2.設(shè)計(jì)目的：此次設(shè)計(jì)的思想來源于高中生活的一段經(jīng)歷：

4、高中時(shí)期，由于供水設(shè)施的技術(shù)水平有限，下課后，當(dāng)?shù)蜆菍拥乃奚峒w用水時(shí)，高樓層的宿舍一般都接不到水。為了防止我們?nèi)粘Ｓ盟亩倘?，我們一般選擇在用水不是很緊張的中午午睡時(shí)，或是晚上熄燈以后往儲(chǔ)水的水桶里接滿水，以備隨時(shí)使用。所以，為了解決這個(gè)問題，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)液位的裝置，并由單片機(jī)來控制舵機(jī)的開斷。液位傳感器隨時(shí)監(jiān)測(cè)水箱的液位情況，并根據(jù)液位的不同，控制舵機(jī)的開斷。當(dāng)液位低于一定值時(shí)，單片機(jī)控制變頻器，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)舵機(jī)，使供水閥打開至最大；當(dāng)液位達(dá)到水箱總高度的80%時(shí)，單片機(jī)控制變頻器，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)舵機(jī)使流速減小；當(dāng)液位高于一定值時(shí)，單片機(jī)控制舵機(jī)，關(guān)緊舵機(jī)，停止儲(chǔ)水。3.關(guān)鍵詞：AT89

5、S52、液位傳感器、調(diào)節(jié)閥、變頻器、水泵4.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^設(shè)計(jì)液位檢測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步了解各種過程器件的各種性能特征以及使用的場合與條件，更加清楚地知道各種儀表在自動(dòng)化過程控制中的應(yīng)用。通過本次獨(dú)立的完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)培養(yǎng)一種嚴(yán)密、整體的思維能力，以及獨(dú)立完成各種工作的能力。5.實(shí)驗(yàn)要求：（1）上位水箱通過水泵供水，通過變頻器控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)速；（2） 通過查閱相關(guān)設(shè)備手冊(cè)或上網(wǎng)查詢，選擇液位傳感器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、變頻器、水泵等設(shè)備（包括設(shè)備名稱、型號(hào)、性能指標(biāo)等）；（3）設(shè)備選型要有一定的理論計(jì)算；（4）用所選設(shè)備構(gòu)成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；（5）列出所能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)，并寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒉襟E、要求。6.實(shí)

6、驗(yàn)步驟：6.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)完整的檢測(cè)控制系統(tǒng)框圖如下：被控對(duì)象變送器調(diào)節(jié)器執(zhí)行器顯示打印一、6.1.1控制方案本設(shè)計(jì)是采用8051單片機(jī)為核心芯片,及其相關(guān)硬件來實(shí)現(xiàn)的水箱液位控制系統(tǒng),使用液位傳感器測(cè)液位，CPU循環(huán)檢測(cè)傳感器輸出狀態(tài),并LCD顯示示液位高度,檢測(cè)液位等數(shù)據(jù),實(shí)施報(bào)警安全提示,當(dāng)水箱液位低于用戶設(shè)定的值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)打開泵上水,當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉舵機(jī)。水位檢測(cè)是通過四對(duì)高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器分別安裝在四個(gè)不同的位置，由上至下四個(gè)輸出端口分別接單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，實(shí)時(shí)對(duì)水箱里的水位進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)水位到達(dá)某一光敏三極管

7、的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出高電平；當(dāng)水位低于此光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出低電平。由上至下的第一個(gè)位置為水位上限報(bào)警線，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，開水閥控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員注意，加水舵機(jī)有可能出故障；第二個(gè)位置是自動(dòng)停止加水線，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉加水舵機(jī)，停止加水；第三個(gè)位置是自動(dòng)減速加水線，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)舵機(jī)角度，加水速度減慢；第四個(gè)位置是水位下限報(bào)警線，即當(dāng)水位低于此位置時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員注意，加水舵機(jī)可能出故障，舵機(jī)角度達(dá)到最大，自動(dòng)加大流速控制。6.1.2、系統(tǒng)總體框圖單片機(jī)液位傳感器LC

8、D、工作顯示變頻器舵機(jī)6.2硬件設(shè)計(jì)6.2.1 硬件設(shè)計(jì)概要系統(tǒng)的原理是采用高亮二極管和光敏三級(jí)管所組成的液位傳感器對(duì)液面進(jìn)行控制,通過四對(duì)傳感器分別安裝在水箱內(nèi)四個(gè)不同的位置，由上至下測(cè)量水箱液位值,。并把這四個(gè)液位狀態(tài)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809傳到單片機(jī)中,在通過1602顯示器顯示出液位的四種狀態(tài)及報(bào)警安全提示。用LCD顯示是因?yàn)樗哂酗@示清晰、亮度高、可顯示漢字、界面人性化等特點(diǎn)，根據(jù)當(dāng)前的液位值和用戶設(shè)定的水位決定是否進(jìn)行開、關(guān)舵機(jī)及舵機(jī)開的角度的大小,需要是否開啟和關(guān)閉驅(qū)動(dòng)閥門的電動(dòng)機(jī)。系統(tǒng)按功能可以劃分為以下幾個(gè)模塊：（1） 電源模塊：將變壓器輸出的+24V電源轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)正常工作

9、使用的+5V電源，采用雙電源工作。一路給光電式傳感器供電，成為傳感器電源；另一路給光電式傳感器之外的所有電路供電，如：單片機(jī)、LCD顯示裝置、工作指示、按鍵等，稱為主電源。（2） 數(shù)據(jù)采集與處理模塊：該模塊以51單片機(jī)為核心，通過液位傳感器收集檢測(cè)信號(hào)，通過計(jì)算得到液位值。同時(shí)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，包括：系統(tǒng)初始化、傳感器初始化、采集并處理傳感器測(cè)量得到的液位值、工作指示及測(cè)量結(jié)果顯示、參數(shù)設(shè)定等。（3） 人機(jī)交互模塊：包括工作指示、LCD顯示。工作指示為5個(gè)LED燈管，包括主電源指示，傳感器電源指示、運(yùn)行指示、數(shù)據(jù)傳輸指示、系統(tǒng)運(yùn)行異常指示。LCD顯示實(shí)現(xiàn)當(dāng)前液面位置顯示、不同功能狀態(tài)下內(nèi)容顯

10、示。這些都保證了用戶能夠簡單快捷的設(shè)定、使用和維護(hù)傳感器，提高用戶的操作體驗(yàn)。下圖是水箱液位控制系統(tǒng)?？刂茍?zhí)行裝置MCULCD顯示報(bào)警裝置傳感器圖2-1水箱液位控制系統(tǒng)由上圖可觀察到傳感器通過對(duì)液面進(jìn)行測(cè)量，輸出模擬信號(hào)，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過8051單片機(jī)的運(yùn)算控制，在通過LCD進(jìn)行顯示,通過報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警,報(bào)警顯示之后再通過對(duì)閥門的開啟實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,閥門的驅(qū)動(dòng)設(shè)備是舵機(jī)。6.2.2 硬件選型（一）核心芯片8051單片機(jī) 圖5-1單片機(jī)管腳圖整個(gè)系統(tǒng)控制部分以ATMEL公司的8051為核心芯片，控制信號(hào)采集、處理、輸出三個(gè)過程。這種芯片內(nèi)置4K

11、EPROM，因?yàn)橄到y(tǒng)要求控制線較多，如果采用8031外置EPROM程序控制結(jié)構(gòu)，則造成控制線不夠；而8051卻可以利用P0、P2口作控制總線，大大簡化了硬件結(jié)構(gòu)，并可以直接控制鍵盤參數(shù)輸入、LCD數(shù)據(jù)顯示，方便現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)，使整個(gè)系統(tǒng)的通用性和智能化得到了很大的提高。內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)； 一個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信； 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高振蕩頻率為12Mhz。我們可以將相應(yīng)的PID調(diào)節(jié)程序?qū)懭?051單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器，將設(shè)定值由鍵盤輸入到單片機(jī)后，與傳感器采

12、集的值進(jìn)行比較后執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)程序。8051實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖如下：（二）液位傳感器在水箱液位控制系統(tǒng)中,傳感器的選擇是非常重要的,傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量,并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置,它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成,它的性能直接影響到整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)檢測(cè)精確度起著重要的作用。傳感器的種類很多,有溫度傳感器,加速度傳感器,光學(xué)傳感器,壓力傳感器的。方案一：電容式傳感器：其計(jì)算復(fù)雜，轉(zhuǎn)換電路復(fù)雜，需使用555振蕩電路來完成頻率的轉(zhuǎn)換、液位的測(cè)量。對(duì)于接地電容傳感器，普通的被動(dòng)屏蔽（防護(hù)罩連接地面）是不合適的，因?yàn)殡娎|的附加電容與電容器的電容同時(shí)存在，而且電纜的附加電容能夠遠(yuǎn)大于

13、由于環(huán)境條件引起的傳感器的電容。為了減少這種附加電容的影響，接地電容式傳感器一般采用有緣屏蔽技術(shù)連接到接口電路，價(jià)格昂貴，技術(shù)要求較高。方案二：使用發(fā)光二極管和光敏三極管傳感器，不但檢測(cè)電路及原理都相對(duì)簡單，更為重要的是，其為數(shù)字式傳感器，可將檢測(cè)液位信號(hào)轉(zhuǎn)換為高低電平，易于與主控制器單片機(jī)相連，進(jìn)行相應(yīng)控制。尤其是報(bào)警控制，使用蜂鳴器即可，硬件電路設(shè)計(jì)簡單易懂，故障排除方便，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)警控制。因此，本設(shè)計(jì)主要采用的是由高亮二級(jí)管和光敏三級(jí)管所組成的液位傳感器來對(duì)液位進(jìn)行控制, 在把檢測(cè)的電信號(hào)輸入到單片機(jī)進(jìn)行分析,這個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是液位的控制,所以下面我要對(duì)液位傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用的是四對(duì)

14、高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器，這種液位傳感器如下圖當(dāng)水位到達(dá)某一光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出高電平；當(dāng)水位低于此光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出低電平。（三）變頻器的選擇方案一：直流電機(jī)調(diào)速范圍廣，過載、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，易于控制，可靠性高，調(diào)速時(shí)的能量損耗小，但是一般用在調(diào)速較高的場所。方案二：步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，線性關(guān)系不好，只有周期性的誤差而無累積誤差，除此之外，控制簡單。方案三：舵機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、易安裝調(diào)試、控制簡單、大扭力，是位置伺服電機(jī)，但是舵機(jī)適用于那些需要角度不斷變化并能夠保持的控制系統(tǒng)。

15、綜上所述：選用方案三用舵機(jī)進(jìn)行控制容器的開啟。圖5-3ADC0809管腳圖（四） ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器圖5-4自動(dòng)報(bào)警電路 ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及與微型計(jì)算機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件，其轉(zhuǎn)換方法為逐次逼近型。在A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部含有一個(gè)高阻抗斬波穩(wěn)定比較器，一個(gè)帶有模擬開關(guān)樹組的256電阻分壓器，以及一個(gè)逐次逼近型寄存器。8路的模擬開關(guān)由地址鎖存器和譯碼器控制，可以在8個(gè)通道中任意訪問一個(gè)通道的模擬信號(hào)。由于多路開關(guān)的地址輸入部分能夠進(jìn)行鎖存和譯碼，而且三態(tài)TTL輸出也可以鎖存，所以它易于與微型計(jì)算機(jī)接口。 AD轉(zhuǎn)換電路在控制器中起主導(dǎo)作用，用它將傳感器

16、輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能處理的數(shù)字量。該控制器采用CMOS工藝制造的逐步逼近式8位AD轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809。在使用時(shí)可選擇中斷、查詢和延時(shí)等待3種方式編制AD轉(zhuǎn)換程序。圖6是AD轉(zhuǎn)換部分原理圖，在接線時(shí)先經(jīng)過運(yùn)算放大器和分壓電把傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后輸入到AD轉(zhuǎn)換器。DA轉(zhuǎn)換器則采用DAC0832.（五）調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，它是過程控制系統(tǒng)中用動(dòng)力操作去改變流體流量的裝置。調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥（調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)）組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的動(dòng)作來控制閥內(nèi)截流件的位置或其他調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的裝置。信號(hào)或驅(qū)動(dòng)力可以為氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)或這三者的任意組合。 閥是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)

17、部分，它與介質(zhì)直接接觸，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下，改變閥芯與閥座之間的流通面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。分類：以壓縮空氣為動(dòng)力源的調(diào)節(jié)閥稱為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥；以電為動(dòng)力源的調(diào)節(jié)閥則為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。這兩種是用得最多的調(diào)節(jié)閥。此外，還有液動(dòng)調(diào)節(jié)閥、智能閥、調(diào)節(jié)閥等。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的對(duì)比電動(dòng)調(diào)節(jié)閥優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍廣，調(diào)節(jié)過程可控性好，行程準(zhǔn)確。缺點(diǎn)是可能產(chǎn)生電火花，或者靜電火花。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速，能夠快速的完成調(diào)節(jié)命令，且安全，不會(huì)產(chǎn)生電火花。但缺點(diǎn)是控制復(fù)雜，造價(jià)高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。所以調(diào)節(jié)上大多都使用的是電動(dòng)閥，但是在某些要求快速關(guān)啟的關(guān)路上和油管，易燃易爆氣體，化工危險(xiǎn)品管路上還是使用氣

18、動(dòng)閥。且因?yàn)閱纹瑱C(jī)直接輸出電氣信號(hào)，根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要電動(dòng)調(diào)節(jié)閥更為合適。（六）水泵定義：通常把提升液體、輸送液體或使液體增加壓力 , 即把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能變?yōu)橐后w能量從而達(dá)到抽送液體目的的機(jī)器統(tǒng)稱為泵。分類：根據(jù)不同的工作原理可分為容積水泵、葉片泵等類型。容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量；葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來傳遞能量，有離心泵、軸流泵和混流泵等類型。工作原理：1 、容積式泵: 利用工作腔容積周期變化來輸送液體。 2 、葉片泵 : 利用葉片和液體相互作用來輸送液體選擇：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要求水箱高度為600mm，離地200mm，設(shè)備離地30mm，所以最大吸程應(yīng)大于600+20

19、0-30=770mm，根據(jù)這一要求及其它電器、安全等要求，選擇ASP系列的水泵，如下圖所示：6.2.3 硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖及其說明(一)報(bào)警電路下列四種情況發(fā)生系統(tǒng)報(bào)警：1)當(dāng)水箱達(dá)到上限極限水位時(shí)報(bào)警，箱內(nèi)的水位到達(dá)上限極限水位時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警；圖2-3復(fù)位電路2) 當(dāng)水箱達(dá)到下限極限水位時(shí)報(bào)警，箱內(nèi)的水位到達(dá)下限極限水位時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警； （二） 復(fù)位電路8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見圖2-3。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電期間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失, 此設(shè)計(jì)采用自動(dòng)復(fù)位電路。（三） 鍵盤顯示電路 鍵盤顯示電路主要

20、是實(shí)現(xiàn)液位設(shè)定值的輸入和顯示實(shí)時(shí)液位的功能。鍵盤接口及其軟件的設(shè)計(jì)任務(wù)主要包括：是否有鍵按下的檢測(cè)并判斷鍵值，有操作則進(jìn)行延時(shí)去消抖，并根據(jù)鍵值計(jì)算出調(diào)整量送執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟進(jìn)水或排水閥，進(jìn)行一系列的動(dòng)作處理和執(zhí)行。本系統(tǒng)采用4行×4列的16鍵行列式鍵盤，占用單片機(jī)P1口的8個(gè)端口。顯示采用12864液晶顯示當(dāng)前液位測(cè)量值。原理圖7 軟件設(shè)計(jì)7.1軟件設(shè)計(jì)思想水位檢測(cè)是通過四對(duì)高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器分別安裝在四個(gè)不同的位置，由上至下四個(gè)輸出端口分別接單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，實(shí)時(shí)對(duì)水箱里的水位進(jìn)行檢測(cè)。本系統(tǒng)所使用的傳感器性能穩(wěn)定,測(cè)量準(zhǔn)確,大大

21、簡化現(xiàn)場安裝,具有較高的性價(jià)比,有較大的工程應(yīng)用價(jià)值,而且利用計(jì)算機(jī)與組態(tài)軟件技術(shù)對(duì)水箱進(jìn)行自動(dòng)控制有著重要的意義。其優(yōu)越性主要在于：通過對(duì)水箱的液位進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)了在無人條件下，水箱自動(dòng)儲(chǔ)水的功能。7.2軟件流程圖：開始系統(tǒng)各模塊初始化（如1602等）液位傳感器監(jiān)測(cè)液位液位達(dá)到設(shè)定值1值開啟舵機(jī)，將舵機(jī)達(dá)到最大角度即180度液位達(dá)到水箱液位80%液位達(dá)到設(shè)定值2值將舵機(jī)調(diào)到90度關(guān)閉舵機(jī)，將舵機(jī)調(diào)到0度是是是否否結(jié)束1602顯示液位等信息液位達(dá)到設(shè)定值3報(bào)警8 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)整體裝置如下系所示：8.1分模塊調(diào)試 首先調(diào)試各個(gè)模塊：蜂鳴器、液位傳感器、液晶和舵機(jī)，其中蜂鳴器的功能是能夠清晰、

22、良好的將需放的聲音釋放出來；液位傳感器和液晶是連在一起調(diào)試的，主要實(shí)現(xiàn)液晶正確顯示監(jiān)測(cè)液位信息；舵機(jī)模塊的調(diào)試主要是運(yùn)行程序觀看舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。每一個(gè)模塊調(diào)試無誤后將所有模塊聯(lián)合在一起。8.2整體調(diào)試 將系統(tǒng)的各個(gè)模塊聯(lián)合在一起，系統(tǒng)調(diào)試，并在容器內(nèi)加上水，使系統(tǒng)運(yùn)行，觀看液晶及水的流速及蜂鳴器的發(fā)音現(xiàn)象，液晶顯示正確的液位信息。9設(shè)計(jì)總結(jié)雖然這是一個(gè)簡易的系統(tǒng)，但是具體著手去做這個(gè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)非常復(fù)雜，特別是在元器件的選型、具體細(xì)節(jié)的實(shí)施及其參數(shù)的設(shè)定方面，不知道如何下手，經(jīng)過幾天的分析討論，才有了一些認(rèn)知。所以在這次在報(bào)告中水箱液位控制系統(tǒng)的理論分析有可能存在不合理的地方，以后會(huì)多多注

23、重這方面的訓(xùn)練，好好努力的。本系統(tǒng)主要介紹了水箱的液位檢測(cè)控制，紹了8051單片機(jī)和其它一些單片機(jī)在水箱控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了它們的引腳和在系統(tǒng)中的電路圖，本設(shè)計(jì)還采用了傳感器來對(duì)液位的信號(hào)采集，利用LCD來進(jìn)行信號(hào)的輸出顯示,我設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化,系統(tǒng)精度高，具有良好的人機(jī)交互功能,并設(shè)有液位報(bào)警和閥門失靈等故障報(bào)警，有問題立即就能發(fā)現(xiàn)。液位控制在設(shè)定值上正常運(yùn)行不需要人工干預(yù)，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度小。該系統(tǒng)硬件系統(tǒng)完全，但系統(tǒng)的運(yùn)算與控制必須靠軟件支持，本控制系統(tǒng)采用的是控制，采用單片機(jī)設(shè)計(jì)出的工業(yè)水箱控制器,能夠針對(duì)汽包水位的不同狀態(tài)和不同外界條件進(jìn)行控制,汽包水位運(yùn)行穩(wěn)定、控制品質(zhì)良好、控制效果明顯改善;同時(shí)大大提高了控制系統(tǒng)的抗干擾能力,保證了工業(yè)水箱的穩(wěn)定運(yùn)行。控制裝置具有成本低、抗干擾能力強(qiáng)、控制性能好等優(yōu)點(diǎn),且系統(tǒng)硬、軟件維護(hù)簡單方便,尤其適用于工業(yè)控制現(xiàn)場,具有良好的應(yīng)用前景。10 心得體會(huì)在液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，王老師給了我們細(xì)致的指導(dǎo)，特別是有關(guān)于原理的敘述，設(shè)計(jì)的可行性，以及設(shè)計(jì)的難度的準(zhǔn)確的分析和把握，使我們能在有限的時(shí)間