锅炉水位控制系统的设计

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1、课程设计设计题目锅炉水位控制系统设计学生姓名肖瑶学号20092554专业班级通信工程09—1班指导教师王琼2012年6月23日锅炉水位控制系统的设计一、课程设计题目二、课题任务与要求三、设计方案四、硬件系统说明与电路原理框图五、软件主要模块流程图六、课程设计总结七、参考文献一、课程设计题目为了确保锅炉的安全运行，防止发生满水、缺水事故，提高自动化程度和减轻工人的劳动强度，基于MCU的锅炉水位自动控制器系统便应运而生。系统水位检测、控制的工作原理如下图所示。图1系统水位检测和控制的工作原理在锅炉内部不同高度安装5个金属电极A、B、C、D、E，电极A与电

2、源低电平相连，B、C、D、E各串接电阻后与高电平相连。在正常情况下，锅炉的水位应保持在正常水位上限L1和正常水位下限L2之间，当水位超出了这个范围控制器应能自动声光报警。L11和L22分别是水位的上下极限，当水位超出了上下极限时，不但需要声光报警，还应紧急自动停止电机工作，以保证绝对安全。电机带动水泵向锅炉供水，电机和水泵运行、发光LED和音响报警等操作，都是MCU通过采集水位状态后进行控制处理的。水泵供水时（电机启动运行），水位上升，当水位上升到上限L1位置时，由于水的导电作用，电极B、C、D均与A接通，都为低电平，此时，开始上限声光报警；若水位继

3、续上升到上限极限L11位置时，电极E也与A接通，为低电平，此时，MCU除了控制声光报警外，水泵停止工作不再供水（电机紧急停止）；水泵停止供水后，水位开始下降，当水位下降到下限L2位置时，电极C、D、E均与A不通，都为高电平，只有电极B与A接通为低电平，此时，开始下限声光报警；若水位继续下降到下限极限L22位置时，电极B也与A不通，此时，MCU除了控制声光报警外，电机启动运行，恢复水泵供水。二、课程任务与要求在实验室里，采用实验箱上的拨位开关的通断动作模拟水位传感器A、B、C、D、E表示的水位状态。具体安排如下：（1）使用实验箱上的拨位开关与发光二极管

4、实验模块中的4个拨位开关（K0～K3），分别模拟AB、AC、AD、AE电极间的通、断状态；（2）用实验箱控制模块AT89C51的P1口分别做水位检测和控制端口，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3做水位检测端口，分别接B、C、D、E端，B、C、D、E端随水位变化时呈现的电平信号和表示的系统操作对应关系如表所示。（3）因实验箱上没有水泵电路，水泵驱动电路可以省略。可用P1.4引脚输出控制信号驱动实验箱上直流电机的启、停。（4）声光报警电路：由实验箱上的发光LED和蜂鸣器产生，P1.5和P1.6分别输出满水（上限极限）和缺水（下限极限）报警信号，P1.

5、7接蜂鸣器。注意：应采用不同颜色的发光二极管分别代表满水和缺水报警，并且要求信号灯采用闪烁发光，频率为30Hz，占空比75%。（5）采用实验箱上的LED显示器显示水位状态，只需用1只数码管，以数字1、2、3、4、5指示水位的5种状态。三、设计方案通过阅读实验指导书可以基本上了解需要实现的功能，主要分成如下的部分：（1）状态检测判断部分；（2）灯的闪烁控制以及数码管的显示的问题状态的检测可以使用程序不断地检测P1端口的状态信息来实现；而灯的闪烁控制则可以通过使用定时器和延时程序来控制等来实现；数码管使用8259来显示。四、硬件系统说明与电路原理图实验所

6、需的硬件电路图可以参照实验题目说明中的图1直接进行相关线路的连接。五、软件主要模块流程图开始定时器的初始化显示器的初始化读P1口的状态P1.0~p1.3=1111N水泵开始工作声光报警YP1.0~p1.3=1110YN水泵停止工作上限极限声光报警P1.0~p1.3=0000水泵维持原状上限声光报警水泵保持原状P1.0~p1.3=1100水泵保持原状声光报警YNP1.0~p1.3=1000NYY六、课程设计总结本次课程设计收获还是很大的：通过课程设计我熟悉了单片机的硬件及软件，进一步了解了相关单元在实际的应用中该如何操作，挫折多，收获更大。通过一开始失

7、败的尝试，我深刻的理解了定时器的用法以及数码管的相关编程，特别是定时器这一块，一开始自以为是的想法导致问题很大，主观上臆断程序的执行方向而忽视程序的正确的执行步骤。同时还深刻的体会到了编程的最基本的思想——分模块进行编程。一开始就把整个程序打出来很容易造成程序出了问题而无法搞出来，在本次实验中我再这一点上折腾了好久走了很多的弯路，以后一定要引以为戒！从选题到定稿，从理论到实践，在接近两星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多书本上没有的东西，也巩固了以前学过的知识。通过这次课程设计，我懂得了理论与实践结合是很重要的，只有理论是远远不够的，只有

8、把所学的理论与实践结合起来，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到的问题，可以说是困