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储水罐液位计算机控制系统设计.pdf
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储水罐液位计算机控制系统设计.pdf
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计算机控制技术课程设计
储水罐液位计算机控制系统设计
学 生 姓 名
学 号
学 院 名 称
专 业 名 称
指 导 教 师
2011 年 6 月 7 日
目 录
1.储水罐液位系统设计原理 .......................................................................................................... 1
1.1 本设计任务和主要内容 ...................................................................................................... 1
1.1.1 设计任务 ......................................................................................................................... 1
1.1.2 主要内容 ......................................................................................................................... 1
2.系统模型建立 .............................................................................................................................. 2
2.1 系统组成 ............................................................................................................................... 2
2.2 系统工作原理 ....................................................................................................................... 2
2.3 系统模型 ............................................................................................................................... 3
3.硬件选择 ...................................................................................................................................... 6
3.1 液体压力传感器选择 .......................................................................................................... 6
3.2 水泵选择 ............................................................................................................................... 6
3.3 微控制器的选择 ................................................................................................................... 7
3.3.1 80C51电源 ..................................................................................................................... 7
3.3.2 80C51时钟 ..................................................................................................................... 7
3.3.3 80C51 控制线 ................................................................................................................ 7
3.3.4 80C51 I/O 接口 ............................................................................................................... 8
3.4 A/D 转换器选择 .................................................................................................................... 8
4.硬件电路设计 ............................................................................................................................ 10
4.1 80C51单片机外围电路设计 .............................................................................................. 10
4.1.1 时钟电路 ...................................................................................................................... 10
4.1.2 复位电路 ...................................................................................................................... 10
4.2 水泵驱动电路设计 ............................................................................................................. 10
4.2.1 继电器电路 .................................................................................................................. 11
4.2.2 双向晶闸管过零调功调速原理 .................................................................................. 11
4.2.3 过零检测电路 ............................................................................................................... 12
4.2.4 双向晶闸管触发电路 .................................................................................................. 13
4.3 数码管电路 ......................................................................................................................... 13
5.系统软件设计 ............................................................................................................................ 14
5.1 软件设计流程图 ................................................................................................................ 14
5.2 软件主函数 ........................................................................................................................ 15
5.3 软件水泵控制程序 ............................................................................................................ 15
6.结论 ............................................................................................................................................ 18
参考文献 ....................................................................................................................................... 19
附录 ............................................................................................................................................... 20
附录 1 ........................................................................................................................................ 20
附录 3 ........................................................................................................................................ 27
附录 4 ........................................................................................................................................ 29
徐 州 工 程 学 院 课 程 设 计
第 1 页 共 29 页
1.储水罐液位系统设计原理
1.1 本设计任务和主要内容
1.1.1 设计任务
本设计主要研究水箱水位自动控制系统。此系统实现了水位报警,水位实时显示。在
2min 内达到并稳定在 1m 水位高度,并且偏差在 10%。
1.1.2 主要内容
被控系统为一储水罐。系统如图 1-1 所示,储水罐内为清水,下部设有出水管,流量
记为 Q2。储水罐通过水泵将清水池内的清水补入罐内,流量记为 Q1,清水池内的水位可
视为固定值 2 米(即在储水罐补水过程中液位不变化) 。已知储水罐的截面积 A=1 平方米,
高度 H=2 米,要求控制目标液位高度为 1 米。
当水箱水位低于 1m 时,启动水泵,从清水池抽水供给给储水罐;当水箱水位高于 1m
时水泵自动停止;当水箱水位高于 1.8m 时外部报警灯自动点亮,手动复位控制系统。
清水池
储水罐
目标液位
高度
水泵
2
Q
1
Q
图 1-1 储水罐系统
徐 州 工 程 学 院 课 程 设 计
第 2 页 共 29 页
2.系统模型建立
2.1 系统组成
储水罐液位系统的原理图如图 2-1 所示。此系统由清水池,储水罐,直流水泵,微控
制器,液体压力传感器, A/D 转换器等组成。
清水池在此设计中属于理想状态,即水位高度不变;
直流水泵选用 TPH2T6K 型号, 220V 离心式水泵,此水泵工作效率为 50
3
m
/H;
微控制器选用 Atmel 公司生产的 89C51 单片机;
液体压力传感器选用 PT500-500 液体压力传感器;
A/D 转换器则选用 ADC0808 8 位精度转换器。
图 2-1 储水罐液位系统的原理图
2.2 系统工作原理
此系统由液体压力传感器测出储水罐液位压力, 以 0~20mA 电流形式输入到一个 125
电阻上, A/D 转换器采样电阻两端电压,然后输入微控制器 80C51,微控制器 80C51 经过
处理判断水位高度进行相应的处理,并控制数码管显示现在水位高度。系统工作流程图如
图 2-2。
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