基于单片机的液位控制系统设计说明.doc

基于单片机的液位控制系统的设计摘 要液位测量广泛应用于工业、经济、生活等领域本设计以水箱供水为模型,用于对水箱液位信号进行测量监控记录基于单片机的液位测量装置具有测量准确、重复性好、功耗低、使用寿命长的特点,是广泛采用的技术在深入学习科学发展观的同时,电子设备的设计也需融入可持续发展的设计理念故此,在基于单片机的液位测量装置基础上,扩展实时监控、数据采集、计算机串行通信等功能,从而能够通过科学的方法将液位测量与统计科学结合,合理调度水资源,降低能源消耗本文从系统方案选择与论证,硬件电路设计,系统软件与上位机软件设计等几个方面介绍了基于单片机的液位测量监控系统的设计过程,最终实现了液位的实时测量与监控最后,本文总结了设计过程中出现的问题及解决方法,简要叙述了所获数据的处理方法,引出了进一步设计开发的思路关键词：单片机；液位测量；实时监控；串口通信The Design of Liquid Level Control System Based on MCUAbstractThe liquid level measurement is widely used in industry, economy, life and other fields.This design take the water tank water supply as a model, uses in carries on the survey to the water tank fluid position signal to monitor the record. The liquid level measurement device base on MCU is widely used because of many characteristics such as high measurement accuracy, good repeatability, low power consumption and long useful time. When we study Scientific Outlook on Development thoroughly, the design of electronic aid should include the thought of sustainable development. So, beyond the liquid level measurement device based on MCU, expand the functions of real-time monitoring, data acquisition, serial communication. Through the new functions, the scientific method of the liquid level measurement could be combined with Statistical Science, be used to manage the water resources reasonable, reduce energy consumption.This thesis introduces the design process of the liquid level control system by several parts as system schema, the design of hardware circuit, the software of host computer and system software, ultimately achieved the level of real-time measurement and monitoring. Finally, the paper summarizes the problems and solutions of the design process, describes briefly the method of data processing, and leads to ideas of the further design and development.Keywords：MCU；Liquid Level Measurement；Real-time monitoring；Serial Communication目 录引言1第1章绪论21.1 课题背景与研究意义21.2 国外研究现状及发展21.3 本课题主要研究容3第2章系统总体方案42.1 系统设计要求42.2 系统框图42.3 硬件设计方案42.3.1 主控模块设计方案52.3.2 键盘模块设计方案52.3.3 显示模块设计方案62.3.4 数据存储模块设计方案62.3.5 时间模块设计方案72.3.6 A/D转换模块设计方案82.3.7 通信模块设计方案92.3.8 电机控制模块设计方案10第3章硬件电路设计113.1 AT89S52硬件设计113.2 按键设计133.3 显示单元硬件设计143.4 存储单元硬件设计153.5 时间单元硬件设计173.6 A/D转换单元硬件设计183.7 通信单元硬件设计193.8 其他外围电路的设计20第4章系统软件设计224.1 系统软件224.1.1 系统软件编译开发环境224.1.2 系统主程序流程图224.1.3 系统初始化224.1.4 显示与A/D转换的数据处理244.1.5 按键部分软件设计254.1.6显示模块的软件设计264.1.7 A/D转换模块软件设计264.1.8 电机控制模块软件设计264.1.9 通信协议及通信模块软件设计274.1.10 时间模块软件设计294.2 上位机软件设计304.2.1 上位机软件开发编译环境304.2.2 上位机软件的界面设计314.2.3 上位机串口通信功能的实现324.2.4 上位机软件中的数据处理34结论与展望35致37参考文献38附录A 系统电路原理图39附录B 外文文献及译文40附录C 主要参考文献的题录及摘要49附录D 系统软件源代码52插图清单图2-1 系统总体框图……………………………………………………………………… 1图3-1 AT89S52引脚及网络标号………………………………………………………… 11图3-2 复位电路及时钟电路………………………………………………………………13图3-3 系统按键电路………………………………………………………………………14图3-4 74LS273及74LS47引脚图 ……………………………………………………… 14图3-5 显示部分电路图……………………………………………………………………15图3-6 62256引脚图……………………………………………………………………… 16图3-7 存储的单元电路……………………………………………………………………16图3-8 DS1302引脚图………………………………………………………………………17图3-9 时间单元电路………………………………………………………………………17图3-10 ADC0804引脚图……………………………………………………………………18图3-11 A/D转换单元电路图………………………………………………………………19图3-12 MAX485引脚图…………………………………………………………………… 19图3-13 串行通信模块电路图…………………………………………………………… 20图3-14 继电器部分电路图……………………………………………………………… 20图3-15 电源指示灯电路图……………………………………………………………… 21图4-1 主程序流程图………………………………………………………………………23图4-2 键盘程序流程图……………………………………………………………………25图4-3 液位检测流程图……………………………………………………………………27图4-4 通信检测流程图……………………………………………………………………28图4-5 上位机软件界面效果图……………………………………………………………33图4-6 水箱液位控制结构图………………………………………………………………33图5-1 MATLAB绘制图形……………………………………………………………………36表格清单表3-1 端口引脚第二功能…………………………………………………………………12表4-1 初始化参数及含义…………………………………………………………………22表4-2 A/D转换幅值数据关系对照表…………………………………………………… 24表4-3 通信协议……………………………………………………………………………28表4-4 RS状态标志及含义 ……………………………………………………………… 29表4-5 界面功能描述………………………………………………………………………31 / 引 言上世纪40年代,电子计算机的诞生,标志着人类电子技术进入了一个新的阶段。

1976年单片机的推出为电子电路设计提供了新的思路,也促进了模拟电路向数字电路发展的历程它在一片芯片上集成了完整的计算机系统从它的发展来看,低功耗CMOS化、微型单片化、主流与多品种共存的发展趋势更进一步促使了单片机在各个行业的应用这些应用,很大一方面体现在工业控制中在工业上,使用单片机可以构成形式多样的控制系统和数据采集系统单片机应用发展迅速而广泛在过程控制中,单片机既可作为主计算机,又可作为分布式计算机控制系统中的前端机,完成模拟量的采集和开关量的输入、处理和控制计算,然后输出控制信号单片机广泛用于仪器仪表中,与不同类型的传感器相结合,实现诸如电压、功率、频率、湿度、流量、速度、厚度、压力、温度等物理量的测量；在家用电器设备中,单片机已广泛用于电视机、录音机、电冰箱、电饭锅、微波炉、洗衣、高级电子玩具、家用防盗报警等各种家电设备中在计算机网络和通信、医用设备、工商、金融、科研、教育、国防、航空航天等领域都有着十分广泛的应用工程应用中液位的测量常用方法主要有超声波、激光红外测距、机械浮子、压力传感器测距等几种这些测量方式对一般液位的测量来说各有各的优点,可根据不同的应用场合和要求进行选择。

比如,常见的液位控制系统多采用浮标、电极等,这种控制形式结构简单成本低廉,但是控制精度不高,不能进行数值显示；另外容易引起误操作,与上位机进行信息交互比较困难随着科技的发展,液位测量技术趋于智能化、微型化、可视化本设计思想是用单片机做下位机,PC机做上位机,单片机和PC机相结合对水箱液位进行测量和监控该设计要求具有一定的智能化,可操作性和稳定性好第1章 绪论1.1 课题背景与研究意义在工农业生产中,常常需要测量液体液位随着国家工业的迅速发展,液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中低温液体〔液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等〕得到广泛的应用,作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷；。