水位自动控制系统设计

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1、水位自动控制系统设计华南师范大学增城学院课程论文题目：水位自动控制系统设计课程名称《微型机控制技术》考查学期2013/2014学年第2学期考查方式课程论文姓名学号专业应用电子成绩指导教师27水位自动控制系统设计摘要2一、设计内容：3二、硬件电路设计32.1系统框图设计32.2单片机最小系统42.4水位传感器的电路72.5液晶1602显示设计82.6键盘功能设计112.7电机驱动电路112.8报警电路设计12三、软件程序设计133.1主程序流程图133.2键盘控制流程图153.3显示流程图153.4水位测量流程图163.5PWM电机驱

2、动程序173.6水位报警程序18四、调试过程18五、心得体会19六、参考文献21七、附录2227水位自动控制系统设计摘要水塔是在日常生活和工业应用中经常见到的蓄水装置，在我们的生活中起到了重要的作用，而水塔里面的水位控制是一个水塔发挥作用的关键。基于单片机的水塔水位控制系统使水塔水位自动保持在一定的位置，通过对其水位的控制对外供水，以满足需要。该系统使用水位传感器对水塔水位进行检测并将检测到的信号传给单片机来进行处理，通过调整定时器的定时时间来增大或者缩小占空比，并编写程序加以控制，从而实现电机的调速。最后，使用液晶屏显示当前水位状

3、态以及电动机的转速。该系统通过了报警模块来实现了过低水位蜂鸣器鸣笛报警、过低警戒水位自动处理、正常水位蜂鸣器鸣笛报警以及正常水位处理。本系统适应在不同的用水场合下的用水速度需要，节省工作时间，提高了整体工作的效率，实现水塔水位的自动控制。液位控制是工业控制中的一个重要问题，针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时

4、间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色关键词：水位控制；单片机；模糊PID控制27水位自动控制系统设计一、设计内容：这设计课程是为了确保水位在水塔的允许的范围内浮动，采用了水位传感器测量水位变化，从而控制电动机，保证水位正常。因此，这里给出以STC89C52单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统，该系统能实现水塔水位检测、LCD1602显示当前水位功能以及蜂鸣器鸣笛报警，手动按键调整PWM电机调速功能，实现过低和正常警戒水位报警、过低和正常警戒水位处理的系统要求。按下电源按钮后

5、，灯会闪烁几下，然后是常亮状态，蜂鸣器会响。电机不会转的，此时系统在待机状态，且为正常状态。要先选择好电机的抽水速度是哪个档位，共有4个档位。档位越高，速度越快。在电机转的时候，按下选择档位，电机立马会停止的，这个是一个软件安全冗余的设计理念。电机在水位模拟传感器端口（低水位）按下后，说明水位太低，电机转动，此时蜂鸣器会响一下，灯会闪烁几下，以此表示报警，并且液晶也会显示水位太低。当水位模拟传感器端口（正常水位）按下后，说明水位已经到正常状态，电机停转，此时蜂鸣器也会响一下，灯一样会闪烁，以此表示报警，且液晶屏也会显示水位正常。而P

6、WM速度调整就是档位的选择，必须在电机停止的状态下去选择电机输出的速度。二、硬件电路设计2.1系统框图设计系统的总体框图主要由主控芯片基本电路、按键电路、电动机和蜂鸣器驱动电路、液晶显示电路组成。除主控芯片电路外，其他的都是外围功能性电路。蜂鸣器和电动机电路驱动原理基本相同，都为三极管驱动电路，按键电路为平常的独立按键电路，液晶电路参考设计手册既可。电路设计框图如图2.1所示：27水位自动控制系统设计图2.1水塔水位控制系统总框图2.2单片机最小系统STC89C52是一款完全兼容8051内核指令的芯片，是宏晶科技公司的新一代增强性的

7、8051单片机[9]。采用最新的加密技术解决了全球89系列单片机都被解密的困惑。并且管脚完全兼容，性能更好，驱动力更强，功耗更低，价格也比传统的89系列低[10]。STC89C52的引脚说明图如图3-127水位自动控制系统设计图3-2STC89C52的引脚图说明图3-4最小系统原理图此图是单片机工作的最小系统原理图，在这个电路中又可以分为复位电路和晶振电路，如图3-4和图3-5所示：图3-5复位电路27水位自动控制系统设计复位电路可以分为上电复位和手动按键复位两种。在系统上电的一瞬间单片机上电复位，原理是利用电容两端的电压不能突变，

8、在一上电的瞬间电容好比短路，所以加在第九脚RST的电平是高电平，虽然时间很短，但是足以让单片机系统复位。手动按键复位的原理是，在系统正常工作的过程中可以手动触动按键使单片机复位。具体原理是，按下S1按键，因此5V电压经过一个200欧姆