基于单片机液位控制的设计.docx

单片机原理与应用课程设计报告题目：基于单片机的液位控制器设计学院：XXXXXXXXXXXXXXXXXX班级：XXXXXXXXXXXX学号：XXXXXX姓名：XXX联系方式：XXXXXXXX指导教师：XXXXXXXXXX报告成绩：XX年XX月XX日目录1绪论52系统总体设计62. 1设计思路63. 2系统框图62. 3设计原理分析7错误!未定义书2.4电路工作原理签*3系统硬件设计93. 1驱动电路设计93. 2报警电路设计93. 3液位指示电路设计错误!未定义书签。3. 4压力自动控制模拟和手动操作控制电路设计错误!未定义书签。3. 5晶振电路错误!未定义书签。3. 6复位电路144系统软件设计154.1软件设计说明154. 2主程序流程图154. 3液位控制程序流程图155设计的结果186总结错误!未定义书签。附录错误!未定义书签。摘要该设计是由单片机AT89C51控制的锅炉水位控制器，它主要有硬件和软件局部共同完成控制系统功能。其中硬件局部主要由水位检测电路、驱动电路、夜位指示电路以及压力自动控制模拟和手动控制等局部组成；软件局部主要由汇编语言所编写的程序组成。本系统可实现液位报警、控制和压力控制等功能，并对液位进行数字显示。电路主要实现功能是液位检测和报警，然后控制水泵的启停。液位控制主要的控制的对象是水泵，容器是锅炉，液位的检测可根据探测器探测得到。液位正常情况下控制在一定测量点距离段之间，当液位低于或高于正常水位段下限和上限是进行光报警，假设液位在正常液位时，那么解除报警。当液位低于液位下限时，水泵一直注水，而高于上限实那么关闭水泵，并且当液位处于不同探测电时，可显示相应数字来显示液位。压力检测主要由一个开关来模拟压力的上下，并用指示灯的亮灭来模拟风机的运行和停止，另设手动操作按钮，用以人为启动水泵和风机。关键词：单片机控制检测报警ABSTRACTThedesignofboilerwaterlevelcontrolIeriscontrolledbysinglechipmicrocomputerAT89C51,itmainlyarepartofthecompletecontrolsystemhardwareandsoftwarefunctions.Thehardwarepartismainlycomposedofwaterlevelindicationcircuitdetectioncircuit,drivecircuit,nightandpressurepartssuchassimulationofautomaticcontrolandmanualcontrol;Softwarepartismainlycomposedofprogramswritteninassemblylanguage.Thissystemcanrealizethefunctionsuchasliquidlevelalarm,controlandpressurecontrol,andtheliquidleveldigitaldisplay.Circuitfunctionalityislargelyliquidleveldetectionandalarm,andthencontrolthepumpstart-up.Liquidlevelcontrolofmaincontrolobjectisthewaterpump,acontainerisboiler,liquidleveldetectioncanbeobtainedaccordingtothedetector.Liquidlevelcontrolinacertainperiodofmeasurementpointdistancebetweennormal,whentheliquidlevelislessthanorhigherthanthenormalwaterlevelislowerlimitandupperlimitalarm1ight,iftheliquidlevelinthenorma1level,cancelthealarm.Whentheliquidlevelislessthanlevellowerlimit,thepumphasbeenflooding,abovetheceilingactualIyshutdownpumps,andwhenthe1iquidlevelindifferentdetectingelectric,itcandisplaythecorrespondingnumbertodisplayliquidlevel.Pressuretestingismainlycomposedofaswitchtosimulatethestressofhighandlow,anddestroythelightoflightstosimulatetheoperationofthefanandstop,theotheramanualbutton,tostartthepumpandfan.Keywords:singlechipmicrocomputercontroldetectionalarm第一章绪论我国燃烧锅炉的现象很普遍而且数量众多，因此耗煤量巨大，十分浪费资源。并且大多数锅炉处于能耗大、浪费大、环境污染严重的工作状态。锅炉微机控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物,工业锅炉采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势：1）可以直观地显示锅炉的运行参数，显示液位、压力等状态。2）在运行中可以修改各种各样的运行参数的初始值以及系统的控制参数,还可以很方便的改变液位、压力。3)可以提高锅炉的热效率，节约能源，符合国家的节能减排政策，有利于我国经济的可持续开展。4)锅炉系统中包含鼓风机和水泵等大型电动机，采用微机控制更加节约电能，可以节约本钱。5)作为锅炉控制系统装置,其主要任务是保证锅炉的平安、稳定、经济运行,减少劳动人员的劳动强度。综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的cpu、存储器、输入、输出等部件。单片机自问世以来,性能不断提高和完善，体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域非常广泛。在现代社会中，随着工业的开展，居民生活区的集中热力供给量的需求量越来越大，蒸汽锅炉的容量不断高，对操作过程的要求也更加严格，锅炉的液位控制直接影响人们自身和设备的平安。液位过低可能使锅炉出现干烧现象，液位过高那么又会使锅炉蒸汽压力过高发生危险。传统的液位控制自动化程度低，调节精度差等缺点，而且单靠人工操作己不能适应控制系统改造的必要性。随着科学技术的不断进步，被控对象越来越复杂，人们对控制精度的要求越来越高。随着单片机技术和自动控制技术的开展，利用单片机及外围芯片实现锅炉液位控制已经成为一种趋势，单片机体积小，安装方便，功能齐全，性价比好，应用前景广，本系统即是基于AT89C51单片机设计的，简单易行并且有着较高的实用价值和优越性。第二章系统总体设计2.1 设计思路：电路主要实现功能是液位检测和报警，然后控制水泵的启停。液位控制主要的控制的对象是水泵，容器是锅炉，液位的检测可根据探测器探测得到。液位正常情况下控制在一定测量点距离段之间，当液位低于或高于正常水位段下限和上限是进行光报警，假设液位在正常液位时，那么解除报警。当液位低于液位下限时，水泵一直注水，而高于上限实那么关闭水泵，并且当液位处于不同探测电时，可显示相应数字来显示液位。压力检测主要由一个开关来模拟压力的上下，并用指示灯的亮灭来模拟风机的运行和停止，另设手动操作按钮，用以人为启动水泵和风机。(1)当液位低至给定的下限液位时，启动水泵对锅炉进行加水，同时光报警器和声报警器都报警。(2)当液位高至给定上限的液位时，停止水泵对锅炉进行加水，同时报警灯亮起。(3)当液位高于上上限水位时，停止水泵加水，报警灯亮起并且声报警器蜂鸣器开始鸣叫。2. 2系统框图系统框图如图2.1所示：图1.1系统框图2.3设计原理分析SI、S2、S3、S4为四个开关，用来传递液位变化的情况，其中S4表示下限液位，S2表示上限液位，S3表示处于正常液位，Sl表示上限液位，在这里四个开关表示的是四个光电液位传感器，如下列图1.2开关模拟电路。图1.2开关模拟电路光电液位传感器是利用光在两种不同介质界面发生反射折射原理而开发的新型接触式点液位测控装置。它具有结构简单，定位精度高;没有机械部件，不需调试;灵敏度高及耐腐蚀;耗电少;体积小等诸多优点而受到市场的逐渐认可，广泛应用液位控制系统中。1、由于液位的输出只与光电探头是否接触液面有关，与介质的其它特性，如温度、压力、密度、电等参数无关，所以光电液位传感器检测准确、重复精度高;响应速度快，液面控制非常精确，并且不需调校，就可以直接安装使用。2、由于光电液位传感器探头体积相对小巧，可分开安装在狭小空间中适合特殊罐体或容器中使用。另外还可以在一个测量体上安装多个光电探头制成多点液位传感器、变控器。3、由于对传感器内部的所有元器件进行了树脂浇封处理,传感器内部没有任何机械活动部件,因此光电液位传感器可靠性高、寿命长、免维护。液位的情况那么可以通过数码管显示出来，当液位为下限时，数码管显示为1,当液位为上限时数码管显示为3,当液位为正常液位时数码管显示为2,当液位为上上限水位时，数码管显示为4,从而根据不同的关系来控制输出电路其具体逻辑关系如下表1.3所示。表1.1工作原理表PLOPLIPl.2PL3光报警(P1.5)声报警(P1.7)数码管显示中2)上上限0111报警报警4上限OO11报警不报警3正常OOO1不报警不报警2下眼OOO()报警报警1通过数码管显示的数值，人们可以清楚地知道锅炉的液位状况，方便工作人员时刻监控锅炉的运行情况，再加上声报警和光报警装置的配合，那么会使工作更加得心应手，从而防止事故的发生，保证人们的生命财产平安。2.4电路工作原理当通电后系统开始工作，调整开关模拟电路，当数码管显示为1时，表示水位到达水位下限，此时光报警并且声报警；当数码管显示为2时，表示水位正常；当数码管显示为3时，表示水位到达水位上限，此时光报警声不报警；当数码管显示为4时一，表示水位到达水位上上限，此时光报警并且声报警。第三章系统硬件设计3. 1驱动电路设计驱动电路用开关来模拟实现，当开关S5按下时电动机开始工作，即水泵开始抽水，表示水泵在工作；当开关没有被按下时，电动机那么会根据液位的变化选择工作或者不工作，即水泵抽水还是不抽水，如下列图3.1所示。图3.1模拟驱动电路3. 2报警电路设计本系统用到两个报警电路。光报警电路通过89C51输出端口的报警信号驱动一只红色的发光二极管进行光报警它使用低电平驱动。当锅炉内液位不正常时，即液面过低或过高，发光二极管LED就会亮起，工作人员通过该发光二极管是否点亮，就可以知道锅炉内的液位状况，既而知道是否需要对锅炉进行人工加水，从而保证锅炉的正常运行，防止财产损失，如下列图3.2所示。图3.2光报警电路声报警电路它是用一个晶体三极管驱动Pl.7接晶体基极输入端当Pl.7输出高电平1时晶体管导通压电蜂鸣器两端获得约+5V的电压而鸣叫；当PL7输出低电平O时三极管截止蜂鸣器停止发声，如下列图3.3声报警电路图。