片機(jī)課程設(shè)計(jì)---液位控制系統(tǒng)(已修改)
2025-06-20 06:37 本頁(yè)面
【正文】 上海交通大學(xué) 機(jī)電控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題目： 液位控制系統(tǒng) 指導(dǎo)教師：張銀橋 院 系 ： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 其他 組員： 1 液位控制系統(tǒng) 核電站設(shè)計(jì) 1 目錄 （一）設(shè)計(jì)背景 3 （二）設(shè)計(jì)方案的分析與確定 4 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 4 系統(tǒng)總體方案的確定 5 （三） 硬件的選擇與設(shè)計(jì) 7 A/D 轉(zhuǎn)換器 7 運(yùn)算放大電路 8 存儲(chǔ)器擴(kuò)展 10 LED 的連接 13 撥碼盤的設(shè)計(jì) 14 光電隔離和電機(jī)控制電路 14 測(cè)量液位傳感器的選擇 14 （四） 軟件功能的設(shè)計(jì) 15 （五） 設(shè)計(jì)說明 29 （六）設(shè)計(jì)小結(jié) 46 （七）致謝 46 （ 八 ） 參考文獻(xiàn) 47 2 液位控制系統(tǒng) 核電站設(shè)計(jì) 2 （一 ） 設(shè)計(jì)背景 單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)發(fā)展中的一個(gè)重要分支，以其可靠性、高性能價(jià)格比、低電壓、低能耗等優(yōu)勢(shì) ，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制等領(lǐng)域，它具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)典型、靈活、通用性強(qiáng)、指令完整豐富，計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)化、理論和應(yīng)用精密結(jié)合，外部配件豐富，接口簡(jiǎn)單等諸多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，非常適合工業(yè)控制，但在實(shí)際應(yīng)用工程中單片機(jī)控制系統(tǒng)的控制算法及其實(shí)現(xiàn)是應(yīng)用人員在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題，必須根據(jù)實(shí)際控制的需要進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案一定是合理的、可行的。否則，如果很隨意地制定一個(gè)方案，而它又存在缺陷和錯(cuò)誤，那么，后續(xù)工作 做得愈多，花的時(shí)間愈長(zhǎng)，損失也愈大。本文以居民屋頂水箱液位為控制對(duì)象，給出了用8031 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的液位控制系統(tǒng)。 （二）設(shè)計(jì)方案的分析與確定 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 設(shè)計(jì)任務(wù) 要求設(shè)計(jì)一個(gè)以 8031 單片機(jī)為核心的液位控制器，對(duì)居民屋頂水箱中的液位進(jìn)行測(cè)量顯示并控制水位在一定高度。 設(shè)計(jì)要求 1． 居民用水作為水箱出口，無規(guī)則；水箱進(jìn)水受電動(dòng)水泵控制，當(dāng)水位低于某給定值時(shí)，起動(dòng)水泵工作，當(dāng)水位達(dá)到給定值時(shí)停止水泵工作。 2． 當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)故障時(shí)，可以手動(dòng)控制液位，防止居民斷水引起不便。 3． 操作簡(jiǎn)單。 設(shè)計(jì) 條件 傳感器采用壓力傳感器，水箱最大深度為 2 米。一般將水位控制在 米左右。 177。 10cm 認(rèn)為是 合適的。 設(shè)計(jì)提示 4． 顯示的設(shè)計(jì)：顯示液位高度需要 4 位數(shù)碼管， 5． 鍵盤的設(shè)計(jì)：能設(shè)定液位值，但必須在斷電的情況下能保存該設(shè)定值，最好用撥碼盤。 6． 壓力傳感器輸出信號(hào)為 4－ 20mA,量程可根據(jù)需要選擇。 3 液位控制系統(tǒng) 核電站設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)總體方案的確定 系統(tǒng)框圖 本次設(shè)計(jì)的 液位控制系統(tǒng) ，它 通過一個(gè)壓力 傳感器將 液位 信號(hào)轉(zhuǎn)換成電 流 信號(hào)， 再通過運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)化成合適的電壓信號(hào) 輸送給 AD 轉(zhuǎn)換器再將數(shù)字信號(hào)送單片機(jī) ， 然后單片機(jī)將液位值送到數(shù)碼管輸出，居民設(shè)定液位值通過撥碼盤輸入，單片機(jī)將設(shè)定值與測(cè)量值比較，控制水泵 啟停。 系統(tǒng)框圖如下圖所示： 系統(tǒng)總體方案的初步確定 通過對(duì)設(shè)計(jì)要求的分析，首先初步確定系統(tǒng)的工作流程。系統(tǒng)開機(jī)初始化后通過 AD 轉(zhuǎn)換器讀入液位的測(cè)量值 。 再將液位值用數(shù)碼管顯示，然后從撥碼盤中讀入用戶設(shè)定的液位值，與測(cè)量值比較，控制電機(jī)動(dòng)作。然后通過循環(huán)多次調(diào)用液位顯示子程序，達(dá)到液位一直顯示的效果，同時(shí)也起到了定時(shí)的作用， 在初步確定系統(tǒng)的工作流程后，根據(jù)設(shè)計(jì)的具體要求與工作方式選擇出各部分的具體硬件。然后根據(jù)各部分硬件的性質(zhì)與設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目的，分別完成相應(yīng)的程序。最后，將各程序整合，完成該 液位控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)。 在進(jìn)行以上設(shè)計(jì)的同時(shí)，畫出表明各部分之間接線關(guān)系的電路原理圖。 系統(tǒng)流程圖 經(jīng)過以上分析可確定系統(tǒng)的流程圖如下： 4 液位控制系統(tǒng) 核電站設(shè)計(jì) 4 電路原理圖 我們用 Proteus 軟件畫圖， 下面是主電路和輔助電路。 5 液位控制系統(tǒng) 核電站設(shè)計(jì) 5 6 液位控制系統(tǒng) 核電站設(shè)計(jì) 6 （三）硬件的 選擇與 設(shè)計(jì) A/D轉(zhuǎn)換器 A/D 轉(zhuǎn)換器選用 ADC0809。 ADC0809 是帶有 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的 CMOS 組件。它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和微機(jī)直接接口。其姐妹芯片是 ADC0808，可以互相替換。 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)： ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如上圖所示。由上圖可以看出， ADC0809 有一個(gè) 8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 7 液位控制系統(tǒng) 核電站設(shè)計(jì) 7 引腳結(jié)構(gòu)： ADC0809 采用雙列直插式封裝，共有 28條引腳。其引腳結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。 2627281212019188151417U7234msb2122572524232296101216IN0IN1ref()ref(+)BOCADDAALEENABLESTARTCLOCK0809IN2IN3IN4IN5IN6IN72324252627Isb28ADDBADDC （ 1）
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