自动化专业实验报告-基于单片机的水位控制专业综合实验_.doc

一、实验背景 3
二、实验目的及原理 3
1、实验原理 3
2、液位控制系统程序组成及相应的功能 3
3、系统软件程序主流程图 4
4、系统原理图及结构图 4
5、PID参数整定 5
6、PID算法 6
三、硬件方面的设计 6
1、STC12C5A16S2内部结构 6
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9
9
4. 电源控制寄存器PCON 10
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6. 辅助寄存器AUXR 11
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(该寄存器是只写寄存器,读无效) 12
13
、ADC_RESL和AUXR1寄存器 13
11. P1口模式配置寄存器 14
四、软件方面的设计 14
1、实验任务 14
2、主程序流程 14
3、主程序代码 15
4、各模块软件设计 16
、初始化 16
、PID计算 18
、MODBUS 19
五、使用组态王的设计 25
1、建立一个新项目 25
2、设计画面 25
3、定义外部设备 26
4、定义外部设备变量 29
5、动画连接 30
6实现画面切换功能 31
7建立报警窗口 32
8、创建趋势曲线 35
六、总结 39
一、实验背景
随着集成电路规模日趋大型化、复杂化,各种复杂的液位控制系统已成为的一个研究热点。近年来由于微电子技术的发展使得液位检测技术发生了根本性变化。新的检测原理与电子部件的应用使得液位测量仪更趋向小型化和微型化,特别是一些小型现场液位开关发展极快,如超声液位计和振动式液位开关,由于没有可动部件,所以可靠性高,不仅可现场显示,而且可以发出控制信号。与此同时,液位检测也在向着智能化方向发展,在液位测量领域内广泛应用微处理技术,以实现故障诊断和报警,目的是提高测量的精确度、可靠性、安全性和多功能化。在传感器方面,在应用和设计中尽量实现不接触式或不渗透式测量,其中以超声波式液位计、光学式液位计、电磁式液位计与辐射式液位计最为典型,从而提高探头对恶劣的测量过程条件的抵抗能力。同时随着计算机技术特别是单片机技术的发展,单片机的应用领域也越来越广泛,单片机在工业控制、数据采集以及仪器仪表自动化等许多领域都起着十分重要的作用。因此,单片机的数据通信技术就变得十分重要,在某种程度上说,掌握了单片机的数据通信技术也就是掌握了单片机的核心应用技术。单片机以其控制精度高,性能稳定、可靠,设置操作方便,造价低等特点,应用到液位系统的控制之中,不但保证了系统的准确性和可靠性,而且增强了人机交互的能力。随着单片机和微机技术的不断发展,单片机的应用也从独立的单机向网络发展,由PC机和多台单片机构成的多机网络测控系统已成为单片机技术发展的一个方向。在一个大型的应用系统中,通常由单片机完成数据的采集和上传,后台则通过PC机对数据进行分析并处理,在这样的系统中,单片机系统一般称之为下位机,由PC机、网络设备、数据库服务器组成的后台应用部分则统称为上位机。二者结合,充分发挥了单片机在实时数据采集和微机对图形处理、显示以及数据库管理上的优点,使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制,而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。这样的发展结果,使PC机和单片机之间的数据通信在具体应用中的作用越来越重要。本文所探讨的就是利用以单片机为核心的液位控制系统。
二、实验目的及原理
1、实验原理
本系统设计了一种数字式水箱液位实时监控系统,可以自动检测液位,该控制系统是用MCS-5 1系列单片机及其相关硬件来实现的。根据监控对象的特征,要求利用传感器实时检测水箱的液位的高度,实时显示现场测量数据。并与开始预设定值作比较。由单片机控制水泵动作进行液位的调整,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,控制水泵停止上水;检测值若小于下限设定值,要求报警,控制水泵开始上水。现场实时显示测量值,从而实现对水箱液位的监控。
2、液位控制系统程序组成及相应的功能
按键:程序对键盘不停的扫描,判断是否有键按下,为排除抖动干扰,还需增加去抖动程序。如果某位置为低电平则该处有键按下,否则没有键按下。
显示:包括对八段数码管的编码和实现显示功能的程序,本实现中用动态显示方式。
AD转换:将采集的液位模拟信号转换成CPU能够识别的数字信号。
与上位机通讯:包括读寄存器程序,写寄存器程序和对接收的信息进行处理的程序。
3、系统软件程序主流程图
系统软件主流程图如图(1)所示:
开始