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基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫吧資料

2025-06-28 02:25本頁面
  

【正文】 性 ( NonVolatile) 內(nèi) 存 , 在 沒 有 電 流 供 應(yīng) 的 條 件 下 也 能夠 長 久 地 保 持 數(shù) 據(jù) , 其 存 儲(chǔ) 特 性 相 當(dāng) 于 硬 盤 , 這 項(xiàng) 特 性 正 是 閃 存 得 以 成 為 各 類 便 攜型 數(shù) 字 設(shè) 備 的 存 儲(chǔ) 介 質(zhì) 的 基 礎(chǔ) 。ROM 通 常 指 固 化 存 儲(chǔ) 器 ( 一 次 寫 入 , 反 復(fù) 讀 取 ) , 它 的 特 點(diǎn) 與 RAM 相 反 。RAM 是 存 儲(chǔ) 單 元 的 內(nèi) 容 可 按 需 隨 意 取 出 或 存 入 , 且 存 取 的 速 度 與 存 儲(chǔ) 單 元 的 位置 無 關(guān) 的 存 儲(chǔ) 器 。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)方案使 用 AT89S52 內(nèi) 部 256 字 節(jié) 的 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 記 錄 數(shù) 據(jù) 是 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 不 夠 的 , 因 而 需 要 擴(kuò)展 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 。 高 位 顯 示 米 單 位 ,低 位 顯 示 分 米 單 位 , 且 高 位 小 數(shù) 點(diǎn) 常 亮 。 為 了 解 決 靜 態(tài) 顯 示 占 用 I/O 口 資 源 的 缺 點(diǎn) , 在 軟 件 上 采 用 壓 縮 BCD 碼 輸 出顯 示 數(shù) 據(jù) , 硬 件 上 使 用 一 個(gè) 8 位 鎖 存 器 74LS273 與 兩 個(gè) BCD 數(shù) 碼 顯 示 譯 碼 驅(qū) 動(dòng) 芯片 74LS47 連 接 , 減 少 對(duì) 系 統(tǒng) 資 源 的 占 用 時(shí) 間 。 但 靜 態(tài) 顯 示 也 有 其 缺 點(diǎn) , 主 要 是 占 用I/O 口 資 源 較 多 , 硬 件 成 本 較 高 。在 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 中 , LED 顯 示 器 的 現(xiàn) 實(shí) 方 法 有 兩 種 : 靜 態(tài) 顯 示 法 和 動(dòng) 態(tài) 顯 示法 。系 統(tǒng) 中 , 要 求 測 量 范 圍 ≤ 5m, 測 量 精 度 為 10%, 假 設(shè) 測 量 范 圍 為 5m, 在 10%精 度 的 要 求 下 , 其 測 量 的 有 效 值 為 5*10%=。 考 慮 到 本 設(shè) 計(jì) 實(shí) 際 需 要 的 按鍵 較 少 , 故 采 用 獨(dú) 立 式 鍵 盤 接 口 電 路 即 可 。 掉 電 保 護(hù) 方 式 下 , RAM 內(nèi) 容 被 保 存 ,振 蕩 器 被 凍 結(jié) , 單 片 機(jī) 一 切 工 作 停 止 , 直 到 下 一 個(gè) 中 斷 或 硬 件 復(fù) 位 為 止 。 另 外 , AT89S52 可 降 至 0Hz 靜 態(tài) 邏輯 操 作 , 支 持 2 種 軟 件 可 選 擇 節(jié) 電 模 式 。 片 上 Flash 允 許 程 序 存 儲(chǔ) 器 在 系 統(tǒng) 可 編 程 , 亦 適于 常 規(guī) 編 程 器 , 使 得 AT89S52 為 眾 多 嵌 入 式 控 制 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 提 供 高 靈 活 、 超 有 效 的 解決 方 案 。AT89S52 是 一 種 低 功 耗 、 高 性 能 CMOS 工 藝 的 8 位 微 控 制 器 , 具 有 8K 在 線 系統(tǒng) 可 編 程 Flash 存 儲(chǔ) 器 。 使用 4 路 8 位 I/O 接 口 即 可 滿 足 設(shè) 計(jì) 要 求 ; 系 統(tǒng) 中 需 要 擴(kuò) 展 外 部 存 儲(chǔ) 器 對(duì) 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 存儲(chǔ) , 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 量 為 32KB 已 滿 足 要 求 , 因 此 采 用 16 位 或 準(zhǔn) 16 位 地 址 總 線 的 單 片 機(jī)即 可 滿 足 設(shè) 計(jì) 需 要 ; 由 于 是 實(shí) 驗(yàn) 階 段 , 采 用 DIP( 雙 列 直 插 ) 封 裝 的 芯 片 便 于 實(shí)驗(yàn) , 暫 不 考 慮 實(shí) 際 工 業(yè) 控 制 中 的 對(duì) 外 界 環(huán) 境 的 具 體 要 求 ; 系 統(tǒng) 采 用 AC220V 供 電 ,且 對(duì) 功 耗 沒 有 具 體 要 求 , 使 用 DC5V 為 芯 片 供 電 , 便 于 系 統(tǒng) 外 圍 電 路 的 設(shè) 計(jì) ; 芯 片支 持 ISP 可 節(jié) 省 仿 真 器 的 投 入 。15) 和其他外設(shè)芯片放在一起的綜合考慮。13) 資料盡量豐富。11) 仿真器。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 7 9) 價(jià)格。例如設(shè)計(jì)電視機(jī)遙控器,2節(jié)干電池供電,至少應(yīng)該能在~。6) 功耗。4) 封裝:DIP(雙列直插),PLCC(PLCC有對(duì)應(yīng)插座)還是貼片。例如看門狗、雙指針、雙串口、RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)、EEPROM、擴(kuò)展RAM、CAN接口、I2C接口、SPI接口、USB接口。例如速度、程序存儲(chǔ)器容量、I/O引腳數(shù)量等。 因 而 ,選 擇 一 個(gè) 合 適 的 單 片 機(jī) 有 時(shí) 真 的 不 太 容 易 , 要 考 慮 的 方 面 太 多 。 硬件設(shè)計(jì)方案 主控模塊設(shè)計(jì)方案單 片 機(jī) 作 為 主 控 模 塊 , 使 得 在 對(duì) 單 片 機(jī) 選 型 上 有 了 較 大 的 空 間 。 系統(tǒng)框圖根 據(jù) 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 要 求 , 采 用 單 片 機(jī) 為 主 控 芯 片 , 通 過 單 片 機(jī) 數(shù) 據(jù) 地 址 總 線 及I/O 端 口 , 擴(kuò) 展 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 模 塊 、 A/D 轉(zhuǎn) 換 模 塊 、 顯 示 模 塊 、 時(shí) 間 模 塊 、 串 口 通 信 模塊 以 及 A/D 轉(zhuǎn) 換 、 電 機(jī) 控 制 等 外 圍 電 路 , 從 而 實(shí) 現(xiàn) 系 統(tǒng) 所 需 的 設(shè) 計(jì) 功 能 。 同 時(shí) 可 以 獲 取 設(shè) 備 運(yùn) 行 時(shí) 記 錄 的 數(shù) 據(jù) , 并 能 夠 對(duì) 數(shù) 據(jù) 保 存 。 液 位 測 量 高 度 ≤ 5 米 , 測 量 精 度 10%, AC220V 供 電 。 它 具有 實(shí) 時(shí) 測 量 監(jiān) 控 水 箱 液 位 高 度 并 顯 示 的 功 能 , 并 根 據(jù) 實(shí) 時(shí) 水 量 與 設(shè) 置 的 上 、 下 液 位參 數(shù) 的 比 較 , 啟 動(dòng) 電 機(jī) 供 水 或 停 止 水 泵 。設(shè) 計(jì) 具 體 內(nèi) 容 分 為 以 下 幾 個(gè) 方 面 :系 統(tǒng) 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) 以 及 單 片 機(jī) 選 型 ;系 統(tǒng) 軟 件 設(shè) 計(jì) ;上 位 機(jī) 軟 件 設(shè) 計(jì) 以 及 上 位 機(jī) 與 下 位 機(jī) 通 信 設(shè) 計(jì) 。 本課題主要研究內(nèi)容本 設(shè) 計(jì) 以 水 箱 供 水 為 模 型 , 鑒 于 單 片 機(jī) 液 位 測 量 裝 置 的 測 量 準(zhǔn) 確 、 重 復(fù) 性 能 好 、功 耗 低 、 使 用 壽 命 長 等 特 點(diǎn) , 設(shè) 計(jì) 以 單 片 機(jī) 為 基 礎(chǔ) 的 液 位 測 量 監(jiān) 控 記 錄 系 統(tǒng) 。 在 液 位 測 量 這 一 領(lǐng)域 中 , 如 江 河 湖 海 、 城 市 用 水 等 方 面 , 大 量 數(shù) 據(jù) 長 時(shí) 間 , 多 網(wǎng) 點(diǎn) 的 采 集 記 錄 分 析 具有 普 遍 的 意 義 。 在 某 些 工 業(yè) 控 制 系 統(tǒng) 中 , 數(shù) 據(jù) 的 測 量 這 一 基 本功 能 已 不 能 滿 足 現(xiàn) 代 工 業(yè) 的 要 求 , 往 往 需 要 對(duì) 大 批 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 記 錄 , 對(duì) 其 進(jìn) 行 后 期 處河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 4 理 分 析 , 實(shí) 現(xiàn) 差 錯(cuò) 控 制 、 工 藝 改 善 、 資 源 優(yōu) 化 等 一 系 列 工 作 。光 纖 液 位 測 量 有 以 下 優(yōu) 點(diǎn) : 精 度 高 、 靈 敏 度 好 、 抗 電 磁 干 擾 、 耐 腐 蝕 、 電 絕 緣性 好 、 檢 測 現(xiàn) 場 無 電 、 光 路 有 抗 擾 性 以 及 便 于 與 計(jì) 算 機(jī) 連 接 , 便 于 與 光 纖 傳 輸 系 統(tǒng)組 成 網(wǎng) 絡(luò) 等 ?!?光 纖 測 量 法光 纖 液 位 檢 測 是 近 年 來 出 現(xiàn) 的 一 種 新 技 術(shù) 。 當(dāng)壓 力 超 過 規(guī) 定 數(shù) 值 時(shí) , 壓 力 對(duì) 液 位 測 量 精 度 將 產(chǎn) 生 顯 著 影 響 。微 波 法 : 微 波 通 過 天 線 輻 射 出 去 , 經(jīng) 液 面 反 射 后 被 天 線 接 收 , 然 后 由 二 次 電 路計(jì) 算 發(fā) 射 信 號(hào) 與 接 收 信 號(hào) 的 時(shí) 間 差 得 出 液 位 。超 聲 波 法 : 換 能 裝 置 將 電 功 率 脈 沖 轉(zhuǎn) 換 為 超 聲 波 , 射 向 液 面 , 經(jīng) 液 面 反 射 后 再由 換 能 器 將 該 超 聲 波 轉(zhuǎn) 換 為 電 信 號(hào) , 超 聲 波 法 可 用 于 多 液 面 的 測 量 。特 別 是 接 觸 式 測 量 裝 置 不 能 適 用 的 特 殊 場 合 , 如 高 粘 度 、 強(qiáng) 腐 蝕 性 、 污 染 性 強(qiáng) , 易結(jié) 晶 的 介 質(zhì) 。 其 特 點(diǎn) 是 測 量 手 段并 不 采 用 浮 子 之 類 的 固 態(tài) 物 , 而 是 利 用 聲 、 光 、 射 線 、 磁 場 等 的 能 量 。電 容 式 液 位 測 量 裝 置 通 常 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 靈 敏 度 高 、 穩(wěn) 定 性 好 、 動(dòng) 態(tài) 響 應(yīng) 快 , 適 合河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 3 于 惡 劣 的 工 作 環(huán) 境 , 生 產(chǎn) 成 本 也 不 高 ; 但 電 容 液 位 測 量 器 需 要 考 慮 溫 度 補(bǔ) 償 , 且 介質(zhì) 的 成 分 、 水 分 、 溫 度 、 密 度 等 不 確 定 變 化 因 素 直 接 影 響 測 量 結(jié) 果 的 準(zhǔn) 確 性 , 另 外檢 測 電 路 比 較 復(fù) 雜 , 尤 其 是 檢 測 微 小 電 容 量 的 變 化 。 當(dāng) 液 位 不同 時(shí) , 電 容 器 的 介 電 常 數(shù) 就 不 同 , 故 電 容 量 也 不 同 。 限 于 篇 幅 , 下 面 僅 簡 單 介 紹 電 容 測 量 法的 基 本 原 理 。 參 數(shù) 測 量 法常 見 的 有 電 阻 法 、 光 電 法 、 測 重 法 、 電 容 法 、 浮 標(biāo) 法 及 聲 光 電 的 反 射 回 波 法 等 。 工 檢 尺 法人 工 檢 尺 法 可 用 于 測 量 油 罐 液 位 , 其 歷 史 十 分 悠 久 。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展液 位 測 量 的 方 法 比 較 多 , 依 據(jù) 測 量 方 式 的 不 同 可 分 為 接 觸 式 與 非 接 觸 式 兩 種 類型 。 隨 著 國 家 工 業(yè) 的 迅 速 發(fā) 展 , 液 位 測量 技 術(shù) 被 廣 泛 應(yīng) 用 到 石 油 、 化 工 、 醫(yī) 藥 、 食 品 等 各 行 各 業(yè) 中 。 該 設(shè) 計(jì) 要 求 具 有 一 定 的 智 能 化 , 可 操 作 性 和 穩(wěn) 定 性 好 。隨 著 科 技 的 發(fā) 展 , 液 位 測 量 技 術(shù) 趨 于 智 能 化 、 微 型 化 、 可 視 化 。 這 些 測 量 方 式 對(duì) 一 般 液 位 的 測 量 來 說 各 有 各 的 優(yōu) 點(diǎn) , 可 根 據(jù)不 同 的 應(yīng) 用 場 合 和 要 求 進(jìn) 行 選 擇 。 在 計(jì) 算機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 和 通 信 、 醫(yī) 用 設(shè) 備 、 工 商 、 金 融 、 科 研 、 教 育 、 國 防 、 航 空 航 天 等 領(lǐng) 域 都 有著 十 分 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 在 過 程 控 制 中 , 單 片 機(jī) 既 可 作 為 主 計(jì) 算 機(jī) , 又 可作 為 分 布 式 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 中 的 前 端 機(jī) , 完 成 模 擬 量 的 采 集 和 開 關(guān) 量 的 輸 入 、 處 理和 控 制 計(jì) 算 , 然 后 輸 出 控 制 信 號(hào) 。 在 工 業(yè) 上 , 使用 單 片 機(jī) 可 以 構(gòu) 成 形 式 多 樣 的 控 制 系 統(tǒng) 和 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 。 從 它 的 發(fā) 展 來 看 ,低 功 耗 CMOS 化 、 微 型 單 片 化 、 主 流 與 多 品 種 共 存 的 發(fā) 展 趨 勢 更 進(jìn) 一 步 促 使 了 單 片機(jī) 在 各 個(gè) 行 業(yè) 的 應(yīng) 用 。 1976 年 單 片 機(jī) 的 推 出 為 電 子 電 路 設(shè) 計(jì) 提 供 了 新 的 思 路 , 也 促 進(jìn) 了 模 擬 電 路 向 數(shù)字 電 路 發(fā) 展 的 歷 程 。最后,本文總結(jié)了設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題及解決方法,簡要敘述了所獲數(shù)據(jù)的處理方法,引出了進(jìn)一步設(shè)計(jì)開發(fā)的思路。故此,在基于單片機(jī)的液位測量裝置基礎(chǔ)上,擴(kuò)展實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、計(jì)算機(jī)串行通信等功能,從而能夠通過科學(xué)的方法將液位測量與統(tǒng)計(jì)科學(xué)結(jié)合,合理調(diào)度水資源,降低能源消耗?;趩纹瑱C(jī)的液位測量裝置具有測量準(zhǔn)確、重復(fù)性好、功耗低、使用壽命長的特點(diǎn),是廣泛采用的技術(shù)。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) I 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目 基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系 別 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) II 2022 年 4 月基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要液位測量廣泛應(yīng)用于工業(yè)、經(jīng)濟(jì)、生活等領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)以水箱供水為模型,用于對(duì)水箱液位信號(hào)進(jìn)行測量監(jiān)控記錄。在深入學(xué)習(xí)科學(xué)發(fā)展觀的同時(shí),電子設(shè)備的設(shè)計(jì)也需融入可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)理念。本文從系統(tǒng)方案選擇與論證,硬件電路設(shè)計(jì),系統(tǒng)軟件與上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面介紹了基于單片機(jī)的液位測量監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程,最終實(shí)現(xiàn)了液位的實(shí)時(shí)測量與監(jiān)控。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) III 關(guān)鍵詞:單片機(jī);液位測量;實(shí)時(shí)監(jiān)控;串口通信河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) IV The Design of Liquid Level Control System Based on MCUAbstractThe liquid level measurement is widely used in industry, economy, life and other fields. This desi
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