基于单片机的水位检测与控制系统的研究与设计

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现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新
, W# b& p, E1 w& g8 N" w$ x工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。在工业、国
$ K2 W) g6 V, B* k5 E" w防、科研等许多应用领域， 智能检测系统发挥着越来越大的作用。随着社会的进
5 U& e1 L7 W2 z; i步、生产工艺和生产技术的发展，人们对液位的检测与控制提出了更高的要求。
7 T( ]0 n4 X5 M2 b, U" Q: t而新型电子技术微电子技术和微型计算机的广泛应用于普及， 单片机控制系统以
其控制精度高，性能稳定可靠，设置操作方便，造价低等特点，被应用到液位系
统的控制中来。本设计用液位检测集成芯片LM1042、A/D 转换芯片A/D574A、继
电器、水泵，以及AT89C51单片机作为主控元件的液位检测与控制的原理、电路
+ f% Z1 Z" K2 c: U6 S及监控程序。用LM1042液位检测集成芯片测量液位， 具有测量精度高、速度快、
可靠、稳定等优点；采用单片机来控制液位信息的采集， 并且计算出真实液位值，
通过运算判断是否超限报警，使检测与控制具有更高的智能性。
1.1 水位检测技术的应用与发展
当今的工业领域中液位检测对许多自动控制方案来说都至关重要。现代电
子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的迅速发展， 也促进了水位监测技术
9 E6 b( l2 Z5 w3 L! @自动化的发展。水位监测是采集、存储、传输、处理等技术的集成。从传统的水
位检测与控制方式即人工监测技术分析来看， 主要存在以下问题： 首先记录方式
以模拟方式为主， 就是数学方式记录的也很难方便的输入计算机处理， 其次数据
处理基本靠人工处理判断，费时易错，最后水位信息的采集、传输、处理的实时
性和准确性较差，控制也是全人工操作，无法适应现代水文的需求。因此，要用
自动化技术促进水位检测与控制自动化的发展。
2 V' F; q$ o2 R# b( W) @9 x) a7 h1.2 水位检测系统设计的意义
% I3 \7 v# H) ?4 k5 _) l水位检测系统是自然界和一般工业界不可缺少的一种检测系统。但凡江河湖
6 ]" X/ h( O3 F: P" }8 c海，工业中应用的蓄水池、水塔、水箱、地下水等都需要有水位检测。供水系统
4 D' ~' q' U1 i. [" a) s中有许多设备由于所处地势高， 上下极为不便， 有时水即将用完或者已经用完也
4 d6 ]% W6 S' l: l' p) }. Q不知道， 造成需用水时却水量不足或者无水可用的情况。此时，在向池中注入水
5 Q( R1 w. B  N过程中，由于不知道水位情况， 也就无法控制水量多少， 为了准确掌握水位情况，
! Q7 b. [  M$ J8 `# z% c传统的做法是安排人员进行人为监控， 这样不仅会占用人力、物力，还会大大影
响工作效率。为此需要对水位监测情况实现自动化监测、数据化、智能化显示、
$ Z! }2 }: m2 `$ ^% {+ @视觉或听觉冲击化报警， 实现水位检测一个完整的系统， 那么工作人员便可以在
$ e: o- W; G& }. X" ]# _操作室获知整个设备的水位状况， 如此不但大大减低工作人员的危险性， 同时更
提高了工作效率及简便性。
1.3 本设计研究的内容和方法
内容：本设计以MCS-51系列单片机为核心设计水位检测系统，自行设计电
/ P3 l4 G+ ^1 ?  h( E5 M$ Q源，选用液位检测传感器检测液位，数码管显示，当液位高度太高或太低时，报
江西理工大学2011 届专科毕业论文（专科）
1 L* l& a8 f- E* m! B+ n2
. i9 L# j0 }. c! }6 T# p- S警（ 可采用中断方式设计） ，由单片机控制继电器的闭合来控制水泵的工作， 达
到调节水位的效果。
方法：本设计经过调研，收集且分析相关技术资料，综合考虑液位检测技
1 ^3 Q7 h- @4 X& n术发展和液位检测系统特点的基础上， 提出把液位检测显示同超限报警综合的解
/ G5 Q7 v$ s( b- V+ c: T3 P决方案。本系统采用AT89C51单片机作为处理器，主要完成以下工作：
1． 基于AT89C51的液位信息检测设计方案。
2． 传感器LM1042、A/D 转换芯片AD574A与单片机的接口电路设计。
3． LED 数码管驱动芯片ICM7218 与单片机的接口电路及其与数码管的
0 ^- e# I- k8 A; o5 A1 a硬件连接。
4． 继电器控制水泵加水电路的设计。
5． 设计主要软件程序模块，完成软件设计。
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第二章系统硬件设计
  x# q0 ]. [6 L. C2.1 系统总体功能概述
! Y5 I( ^1 N6 Q  n! z* u  U3 J该系统可看做两个方面： 检测装置与控制执行。系统以AT89C51作为核心控
制部件。检测装置由传感器、一片A/D 转换芯片和一片数码管驱动芯片来完成液
; g/ ^- y# r3 ^位的检测、显示和超限报警。LM1042 外接的热阻探针温度的变化依赖于周围材
6 j, D& h( i2 Z& Z, b; Y料的热阻的大小， 而空气和液体的热阻大小有很大差别， 从而可以根据探针在液
% s- D2 V4 e. W- _9 U  O( H体中的深度不同时电阻的不同检测出液位的深度信息，由LM1042内部转换电路
: Y% H, g% L' ~8 P6 s4 U网络转换为与液位成线性关系的电压信号，再由12 位逐次逼近型A/D 转换芯片
AD574A将模拟信号转换为数字信号，实现液位信息的输入， AT89C51从AD574A
+ T, d; t6 M+ M! n读取液位信息后进行数据处理和超限判断， 随后将处理过的数据输出到数码管驱
动芯片ICM7218的RAM中，由ICM7218实现数码管的静态显示， 若液位超限则由
单片机驱动蜂鸣器报警。控制执行方面， 通过单片机的输出电信号控制继电器的
闭合，实现对水泵的控制。

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2019-11-27 15:58 上传

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