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毕业设计(论文)-基于单片机的液位控制系统.doc
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毕业设计(论文)-基于单片机的液位控制系统.doc
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徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )
I
摘要
二十一世纪是高科技时代,科技正在发展,一些传统的测控方式也会随着科技的发展
而改革更新。现代的工业、农业的生产中不仅要求液位控制系统更精准,更稳定,还要求
其更新自动化程度快和性价比高。基于单片机的液位控制系统具有测量精准度高、性能稳
定可靠、能量消耗低而使用寿命较长的特点,将科学与液位测量相结合,而达到合理调配
资源,降低能源消耗的目的。
超声波能在不同媒质中传播,且方向性强,传播距离远,消耗能量缓慢,碰到障碍物
会产生反射,形成反射回波。所以超声波常常被用于测量距离。本设计采用超声波模块测
量液面的高度,并把数据传送给 AT89C51 单片机。单片机处理数据信息后判断是否开启
水泵抽水来实现水位的基本控制功能。本系统由 LCD1602 显示器、键盘、传感器、电源
和水泵组成。
关键词:单片机;超声波;LCD1602;传感器
徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )
II
Abstract
21st century is the era of high technology, technology is being developed, some of the
traditional measures will be updated with the development and reform of science and technology.
Modern industry and agriculture requires not only a more intuition and stable performance, but
also fast update automation and high cost-effective with the cost in reducing production
equipment requirements. Liquid level control system based on microcontroller with its high
control accuracy, reliable performance, low energy consumption and long working life set to be
applied to the liquid level system characteristics of the control. Combine science with liquid
level measurement to achieve a reasonable allocation of resources and reduce the purpose of
energy consumption.
Ultrasonic propagation in different media, and strong direction, transmission distance, slow
energy, obstacles will produce reflection to form echo. Ultrasound is often used to measure
distance. This design uses ultrasonic to measure the height of liquid level, then sent the data to
AT89C51 microcontroller. Microcontroller determines whether to open the pump after
processing the data from ultrasonic wave distance measurement module to achieve the basic
level control. The system consists of LCD1602 monitor, keyboard, sensors, power supply and
water pump.
Keywords: AT89C51 Ultrasonic wave LCD1602 sensor
徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )
I
目 录
1 绪论 .............................................................................................................................................1
1.1 选题的背景和意义 ...............................................................................................................1
1.2 国内外发展形势 ...................................................................................................................1
1.3 本系统主要完成的任务 .......................................................................................................2
2 系统硬件设计 .............................................................................................................................3
2.1 系统硬件结构 ......................................................................................................................3
2.2 AT89C51 单片机模块 ...........................................................................................................3
2.3 超声波测距模块 ..................................................................................................................5
2.3.1 超声波简介 ....................................................................................................................5
2.3.2 HC-SR04 超声波传感器 ................................................................................................6
2.3.3 HC-SR04 超声波传感器测距原理 ................................................................................7
2.3.4 HC-SRO4 超声波模块电路图 ........................................................................................8
2.4 LCD1602 显示模块 ...............................................................................................................8
2.4.1 LCD1602 显示器介绍 ....................................................................................................8
2.4.2 1602LCD 指令说明及其时序 ......................................................................................10
2.5 电源模块 ............................................................................................................................11
2.6 按键模块 ............................................................................................................................11
2.7 报警模块 ............................................................................................................................12
2.8 抽水系统模块 ....................................................................................................................13
2.9 整体电路图 ........................................................................................................................13
3 系统软件设计 ...........................................................................................................................17
3.1 系统工作原理 ....................................................................................................................17
3.2 主程序流程图 ....................................................................................................................17
3.3 超声波测距模块设计 ........................................................................................................18
3.3 按键模块设计 ....................................................................................................................20
3.4 报警模块设计 .....................................................................................................................20
4 软件制作与调试 .......................................................................................................................22
4.1 软件制作 ............................................................................................................................22
4.2 软件调试 ............................................................................................................................22
5 硬件制作与调试 .......................................................................................................................24
5.1 硬件制作 ............................................................................................................................24
5.2 硬件调试 ............................................................................................................................24
徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )
II
总结 ...............................................................................................................................................28
致谢 ...............................................................................................................................................29
参考文献 .......................................................................................................................................30
徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )
1
1 绪论
1.1 选题的背景和意义
二十一世纪是高科技时代,科技正在发展,一些传统的测控方式也会随着科技的发展
而改革更新。在我们的工业、农业、副食品业等许多行业里,常常会碰到液位或者是液体
流量的控制问题。比如,化工厂化工液体的使用,饮料及食品加工、自来水厂蓄水等许多
行业的生产或者加工的中,蓄液池是一必不可少的工具。蓄液池中储蓄液体的液面通常都
需要保持到一定的高度,既不能超过上限高度,也不能低于下限高度,否则,原液过多而
造成的浪费或者原液太少而无法达到要求。因此,控制液面的高度对工业控制来说很重要。
特别是在液体动态工作的状态下又要保证液面高度保持在一定的范围内,此时采用科技成
果来对液位进行检测和控制,能够达到事半功倍的效果。
随着现代科技的发展与进步,液位控制系统成为现代生产生活中必不可少的科技辅助
器件,对液位的实时测量和控制效果直接影响到产品的质量,而且也关系到生产的安全。
以前,是由人工来对液位进行相关的监测与控制,在这样的人工操控方式下,精确度得不
到保证,而且有一定的隐患。比如化工厂硫酸液位的控制,操作员操控的误差如果比较大,
或者操作员所持的监控仪器有小部件掉落或损坏,可能会造成化学反应的失败,给工厂带
来一定的损失,更给生产人员的人身安全带来了相当大的潜在威胁。因此,精确的液位自
动控制真的很重要。
1.2 国内外发展形势
使用单片机为控制核心的测控装置性能好而价格低廉,所以许多国家包括我国在测控
装置的研究与生产中,采取单片机来作为控制核心,研制出了许多优秀的测控系统,发表
了很多学术文章。
随着技术的不断更新进步,在单片机测控装置方面不断出现了新型的测量方法,这些
方法种类繁多,形成了一个大规模的复杂系统。从上世纪七十年代开始,很多国家把现代
控制理论和优化与控制相结合,其目的就是优化这些复杂的系统,使其变得更容易控制,
进而发展成了如今的大系统理论。
液位测量的方法在测量方式上可分为接触式与非接触式两种类型。
(1)接触式测量法
用传感器与容器内被测液体直接相接触,从而获得测量数据的方法叫接触式测量法。
接触式测量法通常使用电容作为传感器。电容器的介电常数会随着液位的改变而发生
有规律的改变,所以其电容量也会发生规律性的改变。由此可以把实时电容量转化为相应
的电压、频率等物理量来进行测量。
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