【正文】 第 1 頁(yè) 共 15 頁(yè) 0 引 言 隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)控制的智能控制和傳感器技術(shù)在生活中廣泛的應(yīng)用，人們將其應(yīng)運(yùn)用到液位的控制上。通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)液位高度，在通過(guò)單片機(jī)控制水位高度，具有體積小，實(shí)際運(yùn)用廣泛、簡(jiǎn)單，成本低，整個(gè)系統(tǒng)不容易被干擾，可靠性能高，具有比較高的性價(jià)比。 簡(jiǎn)單的機(jī)械控制方式其表現(xiàn)形式有浮標(biāo)式、電極式等，這種控制方式具有的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作的價(jià)格低。這種控制方式的精度也不高，不可顯示液位當(dāng)前高度的數(shù)值，很容易受到各個(gè)方面的干擾，并且要實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制就需要人機(jī)交換性高，但這種方式卻 很難實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，選取第二種控制方式實(shí)現(xiàn)。液位高度是會(huì)變化的，所以要求隨時(shí)檢測(cè)水位高度和設(shè)定值進(jìn)行比較，用單片機(jī)控制繼電器的開(kāi)斷實(shí)現(xiàn)液位高度的調(diào)整。系統(tǒng)設(shè)定了上限高度和下限高度，當(dāng)液位高度上升到上限高度設(shè)定值，系統(tǒng)報(bào)警，單片機(jī)控制繼電器停止，控制電機(jī)停止加水，如果檢測(cè)到液位低于下限高度設(shè)定值，系統(tǒng)報(bào)警，單片機(jī)控制繼電器開(kāi)啟，控制電機(jī)加水。 2 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)原理 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)是由單片機(jī) AT89S52 芯片為核心、壓力傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、液晶顯示器、按鍵電路、繼電器等幾部分組成。具體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大后送到 A/D 轉(zhuǎn)換器， A/D 轉(zhuǎn)換器把這個(gè)模擬的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)量，將數(shù)字信號(hào)傳送到單片機(jī) AT89S52 中進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。 3 液位自動(dòng)控制硬件設(shè)計(jì) 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件主要包含了單片機(jī)、按鍵電路、液 晶顯示器、傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器和聲光報(bào)警電路等。 AT89S52單片機(jī) 是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。使用 了 Atmel 公司 的 高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造， 和 80C51系列的單片機(jī) 指令 與 引腳 是 完全兼容的 。在單 一的 芯片上，就 擁 8位 CPU，不用 把芯片取下來(lái)，放在編程器上燒寫程序，直接在應(yīng)用的板子上燒定程序 ， 這也就是大多的嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)使用 AT89S52而靈活性提高的原因。復(fù)位引腳： REST。XTAL2。地址鎖存和 ROM 編程脈沖輸入引腳： ALE/ PROG。 P0 口可以當(dāng)普通的 I/O 接口，也控制在系統(tǒng)外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器的時(shí)候，輸出低 8 位的地址。 P3 口在為普通 I/O 口時(shí)，可以進(jìn)行位操作，是雙向端口。 AT89S52接口的使用 其中， P0 口接液晶顯示器，顯示當(dāng)前液位高度和設(shè)定的液位上、下限值； P1 口接 A/D 轉(zhuǎn)換器和聲光報(bào)警電路 ； P2 口用于控制繼電器； P3 口連接按鍵電路，用于設(shè)定液位的上、下限值。 復(fù)位就是讓單片機(jī)從程序的最初開(kāi)始重新運(yùn)行。單片機(jī)與兩者的連接入圖 3 所示。當(dāng)受到力的作用時(shí)，傳感器中的電阻應(yīng)變片發(fā)生形變，電阻應(yīng)變片是一 種電信號(hào)的敏感器件 ， 其變化后加在電阻兩端的電壓發(fā)生發(fā)生變 化，通過(guò)后續(xù)的放大后在傳輸給 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。 其 工作電壓： 到 ；壓力范圍： 0到 1000MM水柱， 0到 ㎡；電壓輸出： ；線性度在 %；接線方面： G 接地， I 接 +5V 另與 O 之間加載 上拉電阻即可通過(guò) O 輸出 。 因此基于HD44780 寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于 市場(chǎng)上 大部分的字符型液晶 。其引腳結(jié)構(gòu)圖如圖 5所示。 第 2 腳 VCC 是 5V 電源 的 正極 。 第 4 腳 RS 是 寄存器 的 選擇，在其 高電平 為 1 的時(shí)候 選擇 的是 數(shù) 據(jù)寄存器 、低電平 為 0的時(shí)候 選擇 的則是 指令寄存器 。第 6 腳 E 端 是 使能端 ， 高電平時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。第 15至 16 腳 為 空腳 或 者 背燈電源 ，其中 15 腳 是 背光正極， 16 腳 是 背光負(fù)極。 圖 6 LCD1602引腳與單片機(jī)引腳連接 A/D 轉(zhuǎn)換器在系統(tǒng)中有著重要的作用，它將傳感器傳送來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以提供給單片機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào)。它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高。 圖 7 ADC0832 A/D轉(zhuǎn)換器 按鍵電路采用了 3 個(gè)按鍵，包括設(shè)定鍵、加液位上限、減液位下限鍵，分別連接單片機(jī)的 PP3 P32，如圖 8 所示。電路中接了一個(gè)二極管并聯(lián)在繼電器 兩 端起到保護(hù)作用。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理，易于控制，能有效地的對(duì)不同狀態(tài)和不同外界條件進(jìn)行控制，并且運(yùn)行穩(wěn)定、控制效果良好、抗干擾能力高。 2021 屆 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 7 頁(yè) 共 15 頁(yè) 圖 10 程序設(shè)計(jì) 流程圖 A/D轉(zhuǎn)換程序 A/D 轉(zhuǎn)換程序如圖 11 所示： 圖 11 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖 姓名 ： 題目 第 8 頁(yè) 共 15 頁(yè) 5 結(jié)果 與 總結(jié) 如圖 12 所示。 圖 13 液位自動(dòng)控制實(shí)物 2021 屆 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 9 頁(yè) 共 15 頁(yè) 總結(jié) 通過(guò)這段時(shí)間的努力完成了液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)通過(guò)查閱資料豐富了我知識(shí)，讓我將所學(xué)的知識(shí)綜合的運(yùn)用起來(lái)，提高了我的動(dòng)手動(dòng)腦能力。 2021 屆 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 參考文獻(xiàn) 第 10 頁(yè) 共 15 頁(yè) 參 考 文 獻(xiàn) [1] 李全利．單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第二版）．高等教育出版社， [2] 潘新民，王燕芳．微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第２版）．北京：電子 工業(yè)出版社 [3] 虞獻(xiàn)文．家用電器原理與應(yīng)用 .高等教育出版社， [4] 胡文金．單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程 .重慶：重慶大學(xué)出版社 ,2021 [5] 陶永華，尹怡欣，葛蘆生 . 新型 PID 控制及其應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 , [6] 王玉良，吳曉非，張琳，禹可．原理與接口技術(shù)（第 2 版）， [7] 齊蓉，肖維榮．可編程控制器技術(shù)電子工業(yè)出版社． [8] 陶永華，尹怡欣，葛蘆生． 新型 PID 控制及其應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,1998 [9] 廖常初．ＰＬＣ編程及應(yīng)用（第 2 版）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [10] 雷麗文．微機(jī)原 理與借口技術(shù)．北京：電子工業(yè)出版社 ,2021 [11] 朱定華．微機(jī)原理與接口技術(shù)．北京：北京交通大學(xué)出版社， 2021 [12] 梁景凱．機(jī)電一體化設(shè)計(jì)與系統(tǒng)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1997 [13] 楊平，廉仲．機(jī)