基于89c51单片机的水位控制系统设计-实物.docx

题 目 ：基于单片机的水位系统控制设计

摘要
液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。

目录
1、设计的基本任务和要求 4
1.1 基本功能 4
1.2塔水位控制原理 4
1.3 系统硬件总体方案 5
2　控制系统方案设计 5
2.1系统硬件方案 5
2.2 核心芯片AT89C51单片机 6
2.3系统软件总体方案 7
3.Proteus设计与仿真 8
3.1元器件清单 8
3.2基于单片机水位控制原理图5 9
3.3基于单片机的水位控制PCB图6 9
3.4水位检测程序 10
4.5 实验仿真 13
4.6 结语 13
4 设计体会 13
参考文献 14

1　设计的基本任务和要求
1.1 基本功能
1.2塔水位控制原理
单片机水塔水位控制原理如图l所示，图中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下．水位应控制在虚线范围之内。为此，在水塔内的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C。用以反映水位变化的情况。其中，A棒在接地。B棒在上、下限水位之间，C棒在上限水位(底端靠近水池底部．不能过低，要保证有足够大的流水量)。水塔由电机带动水泵供水。单片机控制电机转动，随着供水，水位不断上升．当水位上升到上限水位时，由于水的导电作用。使B、C棒均与地连通。因此b、C两端的电压都为0即为接地状态，此时应停止电机和水泵工作，蜂鸣器报警，红灯亮，不再向水塔注水；当水位处于上、下限之间时，此时电机带动水泵给水塔注水，使水位上升，还是电机不工作，水位不断下降，都应继续维持原有工作状态；当水位处于下限位置以下时，B、C棒均不能与A棒导通，b、c均为“0”状态。此时应启动电机转动，带动水泵给水塔注水。

1.3 系统硬件总体方案
系统的原理是采用2个按钮模拟水位检测，在现场的3个不同的位置，由下至上测量水体的液位值,。并把这两个液位状态通过模数转换器传到单片机中,在发光二极管显示出液位的三种状态及报警安全提示。压低、光电转换效能高、寿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　控制系统方案设计
2.1系统硬件方案　
系统方案设计液位控制是利用把液位的状态转换成模拟信号,再通过模数转换器AT89C51把输出状态直接接到单片机的I/O接口，单片机经过运算控制，输出数字信号，输出接口接发光二极管进行显示,实现液位的报警和键盘的显示

图2液位控制系统
2.2 核心芯片AT89C51单片机

工作原理

由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于单片机的I/O 口是无法直接驱动的*（但AVR可以驱动小功率蜂鸣器），所以要利用放大电路来驱动，一般使用三极管来放大电流就可以了。
蜂鸣器驱动电路一般都包含以下几个部分：一个三极管、一个蜂鸣器、一个续流二极管和一个电源滤波电容。

3.1元器件清单

发光二级管
AT89C1
单片机
BUTTON
按钮
CAP
电容
CAP-ELEC
陶瓷电容
CRYSTAL
12兆晶振
LED-RED
发光二极管
MOTOR-DC
电机
3.3水位检测的主程序（蜂鸣器可能一直有声音或声音太大，调节一下延时时间就可以了）
N #include <reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit red=P2^3;
sbit green=P2^0;
sbit sw1=P1^0;
sbit sw2=P1^1;
sbit BUZZER=P0^0;
sbit DJ=P0^5;
void delay(uchar z)
{
uchar i,j;
for(i=z;i>0;i--)
for(j=100;j>0;j--);

}
void beep() z
{
BUZZER=0;
delay(5);
BUZZER=1;
delay(5);
}
void main(void)
{
while(1)
{
if(sw1==0&sw2==0)
{
red=0;
DJ=1;
green=1;
BUZZER=1;
}

if(sw1==0&sw2!=0)
{
green=0;
DJ=1;
red=1;
BUZZER=1;
}
if(sw1!=0&sw2==0)
{
red=0;
beep();
green=1;
DJ=1;
}
if(sw1!=0&sw2!=0)
{
green=0;
DJ=0;
BUZZER=1;
red=1;
}
}

3.4 实验仿真结果
根据所设计系统的软件流程图，编写相应的程序在Pro-teus软件环境下实际仿真。但由于该设计简单，故用单片机开发板实验。实验后结果图片如下：

P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
电机
1
1
0

0

0
1
1
0
1

0

1
0
0
1
0

1

0
0
0
0
1
系统故障
_
_
_
_

11 10

01 00
图6

3.5 结语
该系统设计是基于在单片机嵌入式系统而设计的，充分利用单片机强大控制功能和方便通信接口，该检测控制系统在实验室某实验水冷却系统得到成功实践，实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，提高了实验的自动控制能力。进一步优化系统软硬件设计，可为实时实现远端控制，因此，该系统在农村水塔，城市水源检测控制等领域有着广阔的应用前景。
4 设计体会