基于单片机的电容式液位检测系统的设计本科本科毕业论文.doc
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2023-07-01
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基于AT89C51单片机的电容式液位检测系统的设计
一、概述
随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产
品中，为了对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由
单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发自己分析问题、
解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外，液位控制在高层小区水塔水位控制，
污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计
可很好的延伸到具体应用案例中。
本设计基于AT89C51单片机，包括测量电路部分、AD转换部分、键盘输入控
制部分、液位实时数显输出部分以及液位控制部分，还可在此基础上添加报警器。
二、系统设计方案的确定
2.1 功能需求分析
（1）要求能够实现较高精度的测量。
（2）以单片机AT89C51为基础，设计外围电路。
（3）电路设计，包括AD转换模块、数显模块、键盘输入模块 、报警模块、
控制模块。
（4）对测量电路的各种精度指标进行测试（非线性误差、重复性、滞后、
灵敏度、抗侧向能力大小、温变对灵敏度的影响等指标）。
2.2 系统设计方案的选择
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，一种是简单的
机械式控制装置控制，一种是复杂的控制器控制方式。
复杂控制器控制方式，这种控制方式是通过安装在水泵出口管道上的压力传
感器，把出口压力变成标准工业电信号的模拟信号，经过前置放大、多路切换、
A／D变换成数字信号传送到单片机，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；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，这里选择第二种控制
方式，同时考虑到成本需要把PID控制去掉。最终形成的方案是，利用单片机为
控制核心，设计一个对低温储罐液位进行监控的系统。根据监控对象的特征，要
求实时检测低温储罐的液位高度，并与开始预设定值做比较，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。检测值若高于上限
设定值时，要求报警，断开继电器，控制水泵停止上水；检测值若低于下限设
定值，要求报警，开启继电器，控制水泵开始上水。现场实时显示测量值，从
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