基于51单片机控制的水塔_ 毕业论文.doc

毕业(设计) 论文
题目: 基于51单片机控制的水塔
自动供水系统
系部: 电气工程与自动化系
专业: 自动化技术
班级: 电气
姓名:
指导教师:

山西综合职业技术学院

摘要
微型计算机SCMC,简称单片机,又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。这种计算机的最小系统只用了一片集成电路,可进行简单运算和控制。虽然单片机只有一个芯片,但无论从组成还是从功能上看,它已具备了计算机系统的属性,是一个简单的微型计算机。
单片机以其体积小、功能全、价格优等种种优势充斥着整个市场。现在,单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、导航系统、家用电器等。单片机开发出的各种产品遍布于我们日常生活中的每个角落。
为了加深对单片机智能型控制器的了解,经过综合分析,本次设计最终选取了由51单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目,本文对单片机水塔水位控制系统进行了整体设计,完成了单片机水塔水位控制系统硬件接线图和流程图以及单片机内部控制程序设计,并完成了开发板模拟仿真过程。通过此次设计过程,自己在分析问题、解决问题方面的能力得到了很大程度的提高。
关键词: MCS-51单片机液压传感器 AD转换水塔水位检控
目录
引言 3
1、系统设计方案比较及论证 3
2、系统原理框图 4
3、工作原理 4
4、硬件设计 4
STC89C52RC单片机简介 4
锁存器(74HC573)简介 5
ADC0804简介 6
单片机与继电器及蜂鸣器的接口电路 7
井中缺水信号检测电路 8
压力传感器介绍 9
LCD1602液晶显示屏接线图及其引脚功能图 10
开关电源部分 10
5、软件设计 12
程序流程图 12
程序流程图解析 13
6、实验仿真结果 13
7、结束语 13
致谢 14
附录 15
附录1 PCB原理图 15
附录2 C程序 16
参考文献 26
基于51单片机控制的水塔自动供水系统

引言
    水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围,避免“空塔”、“溢塔”现象发生。目前,控制水塔水位方法较多,其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行,使水塔内水位保持恒定,以保证连续正常地供水。实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动,应采用水压监测来控制水位。首先通过压力传感器实时检测水压,测量水位变化,再变送成电压信号传回单片机,由单片机执行内部控制程序指令,从而控制水泵电动机,保证水位在正常范围内变化。为此,这里给出以STC公司的STC89C52RC单片机为核心器件、以压力传感器为检测原件、通过ADC0804芯片为信号转换原件的水塔水位检测控制系统仿真设计,实现水位的自动检测控制、电机故障检测和报警等功能,通过在51单片机实验开发板上实际仿真,实验结果表明:该系统具有良好的检测和控制功能,实用性很强。
1 系统设计方案比较及论证
对于液位进行控制的方式有很多,而应用较多的主要有2种,一种是通过简单的机械控制装置来实现,而另一种是由复杂的控制器来控制。两种方式的实现简介如下:
(1)简单的机械式控制方式。其常用形式有浮标式、电极式等,这种控制形式的优点是结构简单,成本低廉。存在问题是精度不高,不能进行数值显示,另外很容易引起误动作,且只能单独控制,与计算机进行通信较难实现。
(2)复杂控制器控制方式。这种控制方式是通过安装在水塔出口管道上的压力传感器来把出口水压变成标准工业电信号的模拟信号,再经过前置放大、A/D转换模块变换成数字信号传送到单片机中,而后经单片机运算和给定参量的比较,进行PID运算,得出调节参量;最后经由D/A变换给调压、变频调速装置输入给定端,控制其输出电压变化,来调节电机转速,以达到控制水箱液位的目的。
针对上述2种控制方式,以及设计需达到的性能要求,这里选取第二种控制方式,同时考虑到成本问题需要把PID控制去掉。最终形成的方案是,利用单片机为控制核心,设计一个对水塔水位能进行自动监控的工控系统。根据监控对象的特征,要求实时检测水塔的液位高度,并与开始预设定的上、下限值做比较,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范围内。检测值若高于上限设定值时,要求报警,同时断开继电器,使水泵停止上水;检测值若低于下限设定值,要求报警,同时开启继电器,控制水泵开始上水。现场在LCD1602液晶屏上实时显示测量值,从而实现对水箱液位的自动监控。在功能上,本设计还预留了两个调参按键,通过这两个按键可以自由设定水塔内水位的上下限值,以此来实现人工可控功能。
2 系统