毕业设计（论文）-基于单片机的液位控制器设计

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1、华北科技学院毕业设计1绪论随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中。并且目前，我国住宅小区楼房自来水供水系统主要采用高塔供水，即在楼顶或者另外建设的高塔上面建个蓄水池以保证用户水压的恒定。目前大多数的住宅小区都是采用人工加水的办法，即当水用完的时候，就人工开启水泵进行加水，十分不便。所以这一切问题的存在，都在呼唤一种简单经济的高塔水位检测报警控制系统的诞生。传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,而自动控制系统,依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定以满

2、足用水要求,从而提高了供水系统的质量。此装置成本低，安装方便，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。本次设计---基于单片机的液位控制器设计，利用单片机为控制核心，设计一个对供水箱水位进行监控的系统。根据监控对象的特征，要求实时检测水箱的液位高度，并与开始预设定值做比较，由单片机控制固态继电器的开断进行液位的调整，最终达到液位的预设定值。检测值若高于上限设定值时，要求报警，断开继电器，控制水泵停止上水；检测值若低于下限设定值，要求报警，开启继电器，控制水泵开始上水。现场实时显示测

3、量值，从而实现对水箱液位的监控。液位控制器的硬件主要包括由单片机、液位传感器、键盘电路、数码显示电路、A／D转换器、报警电路、控制水泵电路等。设计的主要内容是：基于单片机实现的液位控制器是以8051芯片为核心，由键盘、数码管显示、A／D模数转换、筒式电容传感器，电源和控制部分等组成。工作过程如下：水箱(水塔)液位发生变化时，即把电容变化量转化成电压信号；该信号经过反相比例运算放大电路放大后变成幅度为0～5V标准信号，送入A／D转换器，A／D转换器把模拟信号变成数字信号量，由单片机进行实时数据采集，并进

4、行处理，根据设定要求控制输出，同时数码管显示液位高度。通过键盘设置上限值,下限值。该系统控制器特点是直观地显示水位高度，可任意控制水位高度。第47页共47页华北科技学院毕业设计2本课题主要研究内容本设计是采用8051单片机为核心芯片，及其相关硬件来实现的水体液位控制系统，在用液位传感器测液位的同时，CPU循环检测传感器输出状态，并用3位八段LED显示液位高度，检测液位数据,实施报警安全提示，当水体液位低于用户设定的值时，系统自动打开泵上水，当水位到达设定值时，系统自动关闭水泵。2.1系统硬件总体方案系

5、统的原理是采用电容式液位传感器对液面进行控制，并把液位状态通过模数转换器ADC0809传到单片机中，再通过3位八段LED显示器显示出液位的测量值及报警安全提示。用LED显示是因为它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、光电转换效能高、寿命长等特点，根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开、关水泵，需要是否开启和关闭驱动阀门的电动机。2.2设计的研究进程本设计第3章主要介绍了核心芯片8051及ADC0809转换芯片、MC14499芯片、74ls373芯片、LED数码管、X25045芯片，对他们的端口、

6、功能与用途进行介绍。第4章主要介绍了系统的硬件设计，包括液位传感器设计，显示电路设计，键盘电路设计，继电器控制水泵加水电路，报警电路，电源电路，看门狗电路，对它们的原理、结构和电路连接进行了，在此我着重介绍了本设计所使用的传感器，因为传感器的性能在整个系统中起着非常重要的作用，尤其对检测精确度起着重要的作用。第5章介绍了整个系统的软件设计。第47页共47页华北科技学院毕业设计3主要芯片介绍3.1核心芯片8051单片机计算机芯片MCS-51是一个电脑晶片,英特尔公司生产系列。它是在MCS-48系列的基础

7、上发展的高性能的8位单片机。所出的系列产品有8051、8031、8751。其代表就是8051。其他系列的单片机都以它为核心,所以本设计采用的核心芯片是8051单片机。CPU是它的核心设备,从功能上看,CPU包括两个部分:运算器和控制器,它执行对输入信号的分析和处理。整个系统电控部分以ATMEL公司的8051为核心芯片，控制信号采集、处理、输出三个过程。这种芯片内置4KEPROM，因为系统要求控制线较多，如果采用8031外置EPROM程序控制结构，则造成控制线不够；而8051却可以利用P0、P2口作控制

8、总线，大大简化了硬件结构，并可以直接控制键盘参数输入、LED数据显示，方便现场调试和维护，使整个系统的通用性和智能化得到了很大的提高。系统的原理是采用电容式传感器测量液体的液位值,通过单片机的转换与分析在LED上显示及输出控制；根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开关水泵,以及是否到达危险高、低水位,需要关闭阀门。图3-18051管脚图第47页共47页华北科技学院毕业设计上图是8051的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时