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基于傳感器與單片機(jī)的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—液位控制

更新時(shí)間:2018-09-08      點(diǎn)擊次數(shù):2194

1 緒論
此控制系統(tǒng)中控制器將傳感器采集到的電壓信號(hào)處理以后,轉(zhuǎn)換成為液位高度,送給八段動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示??刂颇K是在將得到的液位值與液位上限與液位下限比較之后,作出的相應(yīng)的動(dòng)作。當(dāng)液位低于液位下*,控制報(bào)警的端口啟動(dòng)報(bào)警裝; 同時(shí),控制進(jìn)水開關(guān)的裝置動(dòng)作,打開進(jìn)水開關(guān); 當(dāng)液位高于液位上*,停止進(jìn)水,同時(shí),控制進(jìn)水工作指示燈的端口動(dòng)作,啟動(dòng)報(bào)警裝置。當(dāng)液位在被控范圍內(nèi),不進(jìn)水、也不報(bào)警。
2 總體方案設(shè)計(jì)
在這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,主要的就是傳感器的信號(hào)采集,AD 轉(zhuǎn)換,深度轉(zhuǎn)換,單片機(jī)的送顯控制部分。在初的傳感器選擇時(shí),有考慮過(guò)使用磁致伸縮法、核輻射法、光纖傳感器法和雷達(dá)法等液位測(cè)量方法,但是考慮到設(shè)計(jì)成本及其精度和實(shí)現(xiàn)的難易程度問(wèn)題,我們終選擇了這種易于實(shí)現(xiàn)但是又可以節(jié)約成本的電阻式傳感器,它得到的是一種0—5V 的電壓信號(hào)。
因此我們只需要尋找到這種電壓與液位之間的關(guān)系,那么就可以初步實(shí)現(xiàn)液位高度的獲得。首先我們要自己測(cè)得在液位一定時(shí)傳感器的電壓,描述出它的電壓與高度之間的曲線,再根據(jù)這條曲線,編寫轉(zhuǎn)換函數(shù),將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送數(shù)碼管顯示。
再根據(jù)得到的數(shù)據(jù)判斷液位與預(yù)期的液位之間關(guān)系,確定相應(yīng)的操作,即需要不需要打開進(jìn)出水開關(guān),即只需要在水位過(guò)低時(shí)加水即可,水位過(guò)高時(shí)進(jìn)行報(bào)警。經(jīng)過(guò)論證后我確定的系統(tǒng)框圖如圖1 所示。

圖1 液位控制器系統(tǒng)框圖
3 硬件電路設(shè)計(jì)
3. 1 電源電路
本系統(tǒng)采用9V 轉(zhuǎn)5V 的電源電路為各模塊供電,具體電路如圖2 所示。

圖2 電源電路
3. 2 單片機(jī)小系統(tǒng)
在基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中,其核心是單片機(jī)的小系統(tǒng),而單片機(jī)又是小系統(tǒng)的核心,為了方便起見,采用的單片機(jī)型號(hào)是: STC89C52RC,內(nèi)部資源有: 8KB FLASH ,512BSRAM,4 個(gè)8 位I /O,2 個(gè)TC,1 個(gè)UART,帶ISP 和IAP 功能。
是近年來(lái)流行的低端51 單片機(jī)。時(shí)鐘電路采用12. 00MHZ 晶體,復(fù)位電路采用簡(jiǎn)單的RC 復(fù)位電路。
3. 3 ADC0804 簡(jiǎn)介及與單片機(jī)接口電路
ADC0804 是使用非常普遍的8 位A/D 轉(zhuǎn)換器,由于其片內(nèi)有輸入: 數(shù)據(jù)寄存器,故可以直接與單片機(jī)接口。ADC0804與單片機(jī)接口電路,如圖3 所示。

圖3 單片機(jī)與ADC0804 接口電路
3. 4 進(jìn)水控制電路
進(jìn)水控制電路是一個(gè)弱電控制強(qiáng)電的電路,由PNP 型三極管驅(qū)動(dòng)繼電器,單片機(jī)通過(guò)給繼電器控制信號(hào),來(lái)控制進(jìn)水裝置進(jìn)行相應(yīng)的操作。
3. 5 報(bào)警控制電路
報(bào)警電路主要是為外界發(fā)出一段報(bào)警提示,由PNP 型三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。
3. 6 液位顯示部分
需要實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的水位高低,從實(shí)際情況看,不是必須的。為了直觀的觀察水位的變化效果,設(shè)置兩個(gè)顯示位,用數(shù)碼管即可。P0 口接數(shù)碼管顯示水位高度的十位,P2 口接的數(shù)碼管顯示水位高度的個(gè)位,每個(gè)數(shù)碼管需要接一個(gè)大約200Ω-1000Ω 的電阻起分壓作用。
4 結(jié)論
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于在單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的,充分利用單片機(jī)強(qiáng)大控制功能和方便通信接口,該檢測(cè)控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室某實(shí)驗(yàn)水冷卻系統(tǒng)得到成功實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)、電機(jī)故障檢測(cè)、處理和報(bào)警等功能,提高了實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)控制能力。因此,該系統(tǒng)在農(nóng)村水塔,城市水源檢測(cè)控制等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

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