基于单片机液位控制的设计

单片机原理与应用课程设计报告题目：基于单片机的液位控制器设计学院：xxxxxxxxxxxxxxxxxx班级：xxxxxxxxxxxx学号：xxxxxx姓名：xxx联系方式：xxxxxxxx指导教师：xxxxxxxxxx报告成绩：xx年xx月xx日2目录1绪论..............................................................52系统总体设计......................................................62.1设计思路.....................................................62.2系统框图....................................................62.3设计原理分析................................................72.4电路工作原理................................................................................................错误!未定义书签。3系统硬件设计......................................................93.1驱动电路设计................................................93.2报警电路设计................................................93.3液位指示电路设计.............................错误!未定义书签。3.4压力自动控制模拟和手动操作控制电路设计.....错误!未定义书签。3.5晶振电路.....................................错误!未定义书签。3.6复位电路...................................................144系统软件设计.....................................................154.1软件设计说明...............................................154.2主程序流程图................................................154.3液位控制程序流程图..........................................155设计的结果......................................................186总结.............................................错误!未定义书签。附录................................................错误!未定义书签。3摘要该设计是由单片机AT89C51控制的锅炉水位控制器，它主要有硬件和软件部分共同完成控制系统功能。其中硬件部分主要由水位检测电路、驱动电路、夜位指示电路以及压力自动控制模拟和手动控制等部分组成；软件部分主要由汇编语言所编写的程序组成。本系统可实现液位报警、控制和压力控制等功能，并对液位进行数字显示。电路主要实现功能是液位检测和报警，然后控制水泵的启停。液位控制主要的控制的对象是水泵，容器是锅炉，液位的检测可根据探测器探测得到。液位正常情况下控制在一定测量点距离段之间，当液位低于或高于正常水位段下限和上限是进行光报警，若液位在正常液位时，则解除报警。当液位低于液位下限时，水泵一直注水，而高于上限实则关闭水泵，并且当液位处于不同探测电时，可显示相应数字来显示液位。压力检测主要由一个开关来模拟压力的高低，并用指示灯的亮灭来模拟风机的运行和停止，另设手动操作按钮，用以人为启动水泵和风机。关键词：单片机控制检测报警4ABSTRACTThedesignofboilerwaterlevelcontrolleriscontrolledbysinglechipmicrocomputerAT89C51,itmainlyarepartofthecompletecontrolsystemhardwareandsoftwarefunctions.Thehardwarepartismainlycomposedofwaterlevelindicationcircuitdetectioncircuit,drivecircuit,nightandpressurepartssuchassimulationofautomaticcontrolandmanualcontrol;Softwarepartismainlycomposedofprogramswritteninassemblylanguage.Thissystemcanrealizethefunctionsuchasliquidlevelalarm,controlandpressurecontrol,andtheliquidleveldigitaldisplay.Circuitfunctionalityislargelyliquidleveldetectionandalarm,andthencontrolthepumpstart-up.Liquidlevelcontrolofmaincontrolobjectisthewaterpump,acontainerisboiler,liquidleveldetectioncanbeobtainedaccordingtothedetector.Liquidlevelcontrolinacertainperiodofmeasurementpointdistancebetweennormal,whentheliquidlevelislessthanorhigherthanthenormalwaterlevelislowerlimitandupperlimitalarmlight,iftheliquidlevelinthenormallevel,cancelthealarm.Whentheliquidlevelislessthanlevellowerlimit,thepumphasbeenflooding,abovetheceilingactuallyshutdownpumps,andwhentheliquidlevelindifferentdetectingelectric,itcandisplaythecorrespondingnumbertodisplayliquidlevel.Pressuretestingismainlycomposedofaswitchtosimulatethestressofhighandlow,anddestroythelightoflightstosimulatetheoperationofthefanandstop,theotheramanualbutton,tostartthepumpandfan.Keywords:singlechipmicrocomputercontroldetectionalarm5第一章绪论我国燃烧锅炉的现象很普遍而且数量众多，因此耗煤量巨大，十分浪费资源。并且大多数锅炉处于能耗大、浪费大、环境污染严重的工作状态。锅炉微机控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物,工业锅炉采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势:1）可以直观地显示锅炉的运行参数，显示液位、压力等状态。2）在运行中可以修改各种各样的运行参数的初始值以及系统的控制参数,还可以很方便的改变液位、压力。3）可以提高锅炉的热效率，节约能源，符合国家的节能减排政策，有利于我国经济的可持续发展。4）锅炉系统中包含鼓风机和水泵等大型电动机，采用微机控制更加节约电能，可以节约成本。5）作为锅炉控制系统装置,其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行,减少劳动人员的劳动强度。综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的cpu、存储器、输入、输出等部件。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域非常广泛。在现代社会中，随着工业的发展，居民生活区的集中热力供应量的需求量越来越大，蒸汽锅炉的容量不断高，对操作过程的要求也更加严格，锅炉的液位控制直接影响人们自身和设备的安全。液位过低可能使锅炉出现干烧现象，液位过高则又会使锅炉蒸汽压力过高发生危险。传统的液位控制自动化程度低，调节精度差等缺点，而且单靠人工操作已不能适应控制系统改造的必要性。随着科学技术的不断进步，被控对象越来越复杂，人们对控制精度的要求越来越高。随着单片机技术和自动控制技术的发展，利用单片机及外围芯片实现锅炉液位控制已经成为一种趋势，单片机体积小，安装方便，功能齐全，性价比好，应用前景广，本系统即是基于AT89C51单片机设计的，简单易行并且有着较6高的实用价值和优越性。第二章系统总体设计2.1设计思路：电路主要实现功能是液位检测和报警，然后控制水泵的启停。液位控制主要的控制的对象是水泵，容器是锅炉，液位的检测可根据探测器探测得到。液位正常情况下控制在一定测量点距离段之间，当液位低于或高于正常水位段下限和上限是进行光报警，若液位在正常液位时，则解除报警。当液位低于液位下限时，水泵一直注水，而高于上限实则关闭水泵，并且当液位处于不同探测电时，可显示相应数字来显示液位。压力检测主要由一个开关来模拟压力的高低，并用指示灯的亮灭来模拟风机的运行和停止，另设手动操作按钮，用以人为启动水泵和风机。（1）当液位低至给定的下限液位时，启动水泵对锅炉进行加水，同时光报警器和声报警器都报警。（2）当液位高至给定上限的液位时，停止水泵对锅炉进行加水，同时报警灯亮起。（3）当液位高于上上限水位时，停止水泵加水，报警灯亮起并且声报警器蜂鸣器开始鸣叫。2.2系统框图系统框图如图2.1所示：789C51检测电路驱动电路执行电路光报警电路声报警电路复位电路水位指示电路手动操作压力自动控制模拟晶振电路图1.1系统框图2.3设计原理分析S1、S2、S3、S4为四个开关，用来传递液位变化的情况，其中S4表示下限液位，S2表示上限液位，S3表示处于正常液位，S1表示上限液位，在这里四个开关表示的是四个光电液位传感器，如下图1.2开关模拟电路。图1.2开关模拟电路光电液位传感器是利用光在两种不同介质界面发生反射折射原理而开发的新型接触式点液位测控装置。它具有结构简单，定位精度高;没有机械部件，不需调试;灵敏度高及耐腐蚀;耗电少;体积小等诸多优点而受到市场的逐渐认可，广8泛应用液位控制系统中。1、由于液位的输出只与光电探头是否接触液面有关，与介质的其它特性，如温度、压力、密度、电等参数无关，所以光电液位传感器检测准确、重复精度高;响应速度快，液面控制非常精确，并且不需调校，就可以直接安装使用。2、由于光电液位传感器探头体积相对小巧，可分开安装在狭小空间中适合特殊罐体或容器中使用。另外还可以在一个测量体上安装多个光电探头制成多点液位传感器、变控器。3、由于对传感器内部的所有元器件进行了树脂浇封处理,传感器内部没有任何机械活动部件,因此光电液位传感器可靠性高、寿命长、免维护。液位的情况则可以通过数码管显示出来，当液位为下限时，数码管显示为1，当液位为上限时数码管显示为3，当液位为正常液位时数码管显示为2，当液位为上上限水位时，数码管显示为4，从而根据不同的关系来控制输出电路其具体逻辑关系如下表1.3所示。表1.1工作原理表P1.0P1