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基于单片机的水位控制器设计.pdf
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专业综合实验报告
(Part Ⅰ)
题目:基于单片机的水位控制器设计
学 生 姓 名:
学 号:
指 导 教 师:
二○一六年一月
目 录
1 绪论 ...................................................................... 1
1.1 实验课题来源与背景...................................................... 1
1.1.1 课题来源............................................................ 1
1.1.2 课题背景............................................................ 1
1.2 实验内容 ............................................................... 1
1.3 实验目的和要求......................................................... 2
1.3.1 实验目的............................................................ 2
1.3.2 基本要求............................................................ 2
1.4 实验所需相关知识....................................................... 2
1.4.1 水箱水位自动控制系统............................................... 2
1.4.2 AT89C51 单片机(控制器) ........................................... 3
2 系统设计流程 .............................................................. 4
2.1 设计内容及要求......................................................... 4
2.2 系统设计方案流程图..................................................... 4
2.3 Proteus 生成 PCB 具体操作流程 ........................................... 5
3 原理图设计 ................................................................ 5
3.1 Proteus 概述 ........................................................... 5
3.2 电路原理图所用元器件介绍............................................... 7
3.2.1 水位检测传感器..................................................... 7
3.2.2 复位电路的设计..................................................... 7
3.2.3 光报警电路的设计................................................... 8
3.2.4 泵的简介及泵的相关参数............................................. 8
4 设计原理和电路图 .......................................................... 9
4.1 设计原理 ............................................................... 9
4.1.1 水位控制原理 ........................................................ 9
4.1.2 系统结构图......................................................... 10
4.1.3 控制方案说明....................................................... 10
4.1.4 元件清单........................................................... 11
4.1.5 电路原理图......................................................... 11
4.2 PCB 板图 .............................................................. 11
5 实验总结 ................................................................. 11
附录Ⅰ:实验电路原理图 ...................................................... 13
附录Ⅱ:PCB 图............................................................... 14
附录三:三维视图 ............................................................ 15
1 绪论
1.1 实验课题来源与背景
1.1.1 课题来源
在武汉大学动力与机械学院自动化系本科生的教学课程中,安排学生学习了
《自动控制理论》、《智能化仪器仪表原理与应用》等课程,学生已初步掌握了
单片机的基本原理以及水位控制的系统。在此基础上,为增强学生的自主动手操
作与实际解决问题的能力,将学到的知识与实践相结合,故将学生专业综合实验
课题定为“基于单片机的水位控制器设计”。
1.1.2 课题背景
在生产领域中,实现水位自动检测和控制是工业过程控制的一项关键技术,
对于提高工业过程控制的自动化水平有着重要的意义。在生活领域中,供水方式
过去一般是通过人工来实现控制,容易造成对水资源的浪费,所以现在人们越来
越关注水资源的问题。
目前,水位控制系统是受到广泛应用的供水系统,水位控制可以有多种实现
方法,如机械控制、逻辑电路控制、机电控制、传感器控制等,但传统的控制方
式存在控制精度低、能耗大、不能实现连续控制和跟踪水位的特点,采用单片机
对水位进行控制,不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅提
高被控水位的技术指标,从而大大提高控制的效果,更加符合人们的预期。
1.2 实验内容
针对水箱水位自动控制系统,要求设计一个基于单片机的控制器,其完成过
程需要以下步骤:
1、学习水箱水位自动控制系统的工作过程,了解控制器所需的功能及要求。
2、学习单片机的各部件的工作原理和工作过程。
3、学习 Proteus 的使用方法。
4、参考 AT89C51 单片机开发板设计水位控制器,并利用 Proteus 绘制电路
1
原理图和 PCB 板图。
1.3 实验目的和要求
1.3.1 实验目的
1、培养掌握、使用实用电子线路、计算机系统设计、仿真软件的能力。
2、提高读图、分析线路和正确绘制设计线路、系统的能力。
1.3.2 基本要求
1、了解原理图设计基础、了解设计环境设置、学习 Proteus 软件
的功能及使用方法。
2、掌握绘制原理图的各种工具、利用软件绘制原理图。
3、掌握编辑元器件的方法构造原理图元件库。
4、熟练掌握手工绘制电路版的方法。
5、掌握绘制编辑元件封装图的方法,自己构造印制板元件库。
6、了解电路板设计的一般规则、利用软件绘制原理图并自动生成印制板图。
1.4 实验所需相关知识
1.4.1 水箱水位自动控制系统
水箱水位自动控制系统如图 1.1。
图 1.1 水箱水位自动控制系统
2
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