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東北大學(xué)秦皇島分??刂乒こ虒W(xué)院《過(guò)程控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)班級(jí)姓名設(shè)計(jì)題目:智能化液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)二、設(shè)計(jì)任務(wù)1、系統(tǒng)構(gòu)成:對(duì)象:同學(xué)們根據(jù)需要自己選擇控制的液位對(duì)象傳感器:根據(jù)所選對(duì)象選取合適的傳感器,包括型號(hào)、靈敏度、測(cè)量范圍、精度、原理等??刂破鳎罕窘M同學(xué)必須選取單片機(jī)作為控制器,單片機(jī)型號(hào)自定。執(zhí)行器:查找資料自行選擇。必須和自己的控制對(duì)象相匹配。2、寫出液位測(cè)量與控制過(guò)程,繪制液位控制系統(tǒng)組成框圖。3、(1)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。(2)編制液位測(cè)量控制程序:軟件采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),由液位采集程序、液位校準(zhǔn)程序、液位控制程序等部分組成。三、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容設(shè)計(jì)題目與設(shè)計(jì)任務(wù)(設(shè)計(jì)任務(wù)書)前言(緒論)(設(shè)計(jì)的目的、意義等)主體設(shè)計(jì)部分參考文獻(xiàn)結(jié)束語(yǔ)四、設(shè)計(jì)時(shí)間與設(shè)計(jì)時(shí)間安排1、設(shè)計(jì)時(shí)間:2周2、設(shè)計(jì)時(shí)間安排:熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)、收集資料:4天設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制技術(shù)圖紙:4天編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書:5天答辯:1天東北大學(xué)秦皇島分??刂乒こ虒W(xué)院《過(guò)程控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目:智能化液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生:專業(yè):班級(jí)學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師:設(shè)計(jì)時(shí)間:2019.7.8-2019.7.17一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)二、設(shè)計(jì)任務(wù)1、系統(tǒng)構(gòu)成:對(duì) 象:用8個(gè)不同按鍵模擬不同的液位。傳感器:?jiǎn)纹瑱C(jī)循環(huán)檢測(cè)鍵盤輸入狀態(tài)??刂破鳎篈T89C51單片機(jī)。執(zhí)行器:電機(jī)的正反轉(zhuǎn)模擬水泵抽水和上水操作。2、寫出液位測(cè)量與控制過(guò)程,繪制液位控制系統(tǒng)組成框圖。(1)、使用開(kāi)關(guān)來(lái)模擬水位的狀態(tài),當(dāng)設(shè)定完水位后,用LED數(shù)碼管顯示液位高度,檢測(cè)液位數(shù)據(jù),并實(shí)施報(bào)警安全提示,系統(tǒng)根據(jù)水位情況控制水泵的開(kāi)啟和關(guān)閉。(2)、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(3)、組成框圖3、(1)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。(2)編制液位測(cè)量控制程序:軟件采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),由液位采集程序、液位校準(zhǔn)程序、液位控制程序等部分組成。三、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容前言(緒論)(設(shè)計(jì)的目的、意義等)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,常常需要測(cè)量液體液位。隨著國(guó)家工業(yè)的迅速發(fā)展,液位測(cè)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。低溫液體(液氧、液氮、液氬、液化天然氣及液體二氧化碳等)得到廣泛的應(yīng)用,作為貯存低溫液體的容器要保證能承受其載荷;在發(fā)電廠、煉鋼廠中,保持正常的鍋爐汽包水位、除氧器水位、汽輪機(jī)凝氣器水位、高、低壓加熱器水位等,是設(shè)備安全運(yùn)行的保證,因此一個(gè)安全合適的水位系統(tǒng)是很必要的。而且對(duì)水箱控制,如果能夠使用精密的而且完全會(huì)嚴(yán)格按照生產(chǎn)規(guī)定運(yùn)行的自動(dòng)化系統(tǒng),可以最大限度的避免事故的幾率,同時(shí)也能節(jié)省資源并能有效提高生產(chǎn)效率。綜合以上的種種優(yōu)點(diǎn)可以預(yù)見(jiàn)采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是大勢(shì)所趨。單片機(jī)在一塊芯片上集成了微型計(jì)算機(jī)所需的CPU、存儲(chǔ)器、輸入、輸出等部件,且具備體積小、速度快、功耗低的特點(diǎn)。此外,一般工業(yè)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境差,干擾強(qiáng),利用單片機(jī)控制就能克服這些困難,因此,使用單片機(jī)控制水箱水位是很好的選擇。主體設(shè)計(jì)部分(一)、設(shè)計(jì)方案采用AT89C51單片機(jī)為核心芯片,以及與其相關(guān)的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的水體液位控制系統(tǒng)。采用八個(gè)鍵盤來(lái)模擬水位,CPU循環(huán)檢測(cè)鍵盤輸入狀態(tài),用七段LED數(shù)碼管顯示液位高度,檢測(cè)液位數(shù)據(jù),并實(shí)施報(bào)警安全提示,當(dāng)水體液位低于用戶設(shè)定的值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)泵上水,當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定值時(shí),停止上水。(二)、系統(tǒng)的原理采用8個(gè)按鈕進(jìn)行水位檢測(cè),由下至上測(cè)量水體的液位值。并把這八個(gè)液位狀態(tài)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳到單片機(jī)中(在本系統(tǒng)中采用開(kāi)關(guān)的打開(kāi)與閉合來(lái)模擬),再通過(guò)3位七段LED顯示器顯示出液位的八種狀態(tài)并通過(guò)LED燈報(bào)警提示。當(dāng)水位過(guò)低(在1水位)時(shí)燈就會(huì)變亮,當(dāng)水位較高(在7水位時(shí))等也會(huì)變亮。在水位過(guò)高和過(guò)低時(shí)電磁閥都會(huì)自動(dòng)的抽水或排水,此系統(tǒng)中采用的是7水位和1水位。(三)、硬件電路設(shè)計(jì)(1)、主芯片AT89C51 本系統(tǒng)采用AT89C51作為主要芯片,AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器,俗稱單片機(jī)。它具有P0、P1、P2、P3四個(gè) I/O口,每個(gè)口又有8個(gè)接口,32個(gè)接口可以滿足外接電路的需要,更方便的顯示系統(tǒng)。(2)、報(bào)警及顯示電路LED數(shù)碼管與單片機(jī)的P0-P7口相連,同時(shí)排阻的把根線也連在單片機(jī)的P0口上,作為上拉電阻。(3)、鍵盤連接電路八個(gè)鍵盤k1-k8分別與單片機(jī)的p1口的p1-p7相連,這八個(gè)鍵盤的按下與否用來(lái)模擬的是水位的高低,k1鍵代表水位最低點(diǎn),k8鍵代表的是水位最高點(diǎn),當(dāng)k1鍵按下時(shí),指示燈亮,電機(jī)正轉(zhuǎn),開(kāi)始加水,一直加水至水位7(即7鍵按下時(shí)),電機(jī)開(kāi)始停止轉(zhuǎn)動(dòng),并反向轉(zhuǎn)動(dòng)抽水,水位開(kāi)始降低,直至到達(dá)3水位,燈亮電機(jī)開(kāi)始自動(dòng)加水。(4)、復(fù)位電路(5)、晶振電路晶體振蕩電路的兩個(gè)端口分別連接在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2上。晶振電路的作用是為本系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。(四)、軟件設(shè)計(jì)水位檢測(cè)是通過(guò)8個(gè)按鈕進(jìn)行水位檢測(cè)的,當(dāng)水位到檢測(cè)位置,其輸出端口就向單片機(jī)輸出低電平。由上至下的第一個(gè)位置為水位上限報(bào)警線,即當(dāng)水位高于此位置時(shí),控制系統(tǒng)就會(huì)打開(kāi)抽水水泵,自動(dòng)報(bào)警。第二個(gè)位置是自動(dòng)停止加水線,即當(dāng)水位高于此位置時(shí),控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉加水水泵,停止加水;倒數(shù)第三個(gè)位置是自動(dòng)停止抽水線,即當(dāng)水位低于于此位置時(shí),控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉抽水水泵,停止抽水;倒數(shù)第二個(gè)位置是水位下限報(bào)警線,即當(dāng)水位低于此位置時(shí),控制系統(tǒng)就會(huì)打開(kāi)加水水泵。自動(dòng)報(bào)警,提醒工作人員。(76543210)(五)、仿真調(diào)試將所有的硬件按照上面所說(shuō)的方法連接起來(lái),將源程序在keilc中生成.hex文件,放在在proteus中連接好的電路圖中,運(yùn)行,則可得到正確的結(jié)果。按下按鍵開(kāi)關(guān)K1,這時(shí)數(shù)碼管顯示為1,代表此時(shí)水位過(guò)低,會(huì)報(bào)警,電機(jī)會(huì)自動(dòng)加水。按鍵開(kāi)關(guān)K3,K4,K5這時(shí)數(shù)碼管分別顯示為3,4,5表示此時(shí)水位處于正常,不偏高也不偏低。按下按鍵開(kāi)關(guān)K6,這時(shí)數(shù)碼管顯示6,代表此時(shí)水位高,電機(jī)會(huì)自動(dòng)停止加水。按下按鍵開(kāi)關(guān)K7,這時(shí)數(shù)碼管顯示7,代表此時(shí)水位過(guò)高,會(huì)自動(dòng)打開(kāi)抽水水泵,并報(bào)警。按下按鍵開(kāi)關(guān)K2,這時(shí)數(shù)碼管顯示為2,代表此時(shí)水位低,電機(jī)會(huì)自動(dòng)停止抽水。參考文獻(xiàn)[1]馬淑華高軍蔡凌。單片機(jī)原理與接口技術(shù)。北京郵電大學(xué)出版社。2018。[2]陳明熒。8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材。清華大學(xué)出版社。2004。[3]劉建昌關(guān)守平周瑋等。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)??茖W(xué)出版社。2016。[4]任哲房紅征曹靖。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)原理及應(yīng)用。北京航空航天大學(xué)出版社。2016結(jié)束語(yǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中我遇到了很多的困難,需要把很多方面的知識(shí)去融合,去聯(lián)系。在日常學(xué)習(xí)的時(shí)候更注重的是書面上的東西,而本次課程設(shè)計(jì)則更多的是鍛煉了我的動(dòng)手動(dòng)腦能力,讓我有機(jī)會(huì)把課上學(xué)習(xí)的知識(shí)轉(zhuǎn)化為可以在實(shí)際生產(chǎn)生活中應(yīng)用的技術(shù)。學(xué)好專業(yè)的知識(shí)不僅僅是自己能力提升和自我價(jià)值的實(shí)現(xiàn),更是一件很有意義,可以讓自己有所感觸,有所收獲的事情。附圖附表參考源代碼#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar/*以后定義的uchar都認(rèn)為是unsignedchar*/#defineuintunsignedint/*以后定義的uint都認(rèn)為是unsignedint*/sbitMOR=P2^7;/*電機(jī)正極為P2.7口*/sbitMOT=P2^6;/*電機(jī)負(fù)極為P2.6口*/sbitLED=P2^0;/*LED燈為P2.0口*/codeuchartab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};/*定義一個(gè)碼存表*/voiddelay(uintn){while(n--);/*10ms的延時(shí)*/}voidLED_SHOW(){if(P1==0xfe)/*如果K8鍵按下*/{P0=tab[8];/*P0=0x7f*/LED=0;/*LED為低電平*/MOR=0;/*電機(jī)正極為低電平*/MOT=1;/*電機(jī)負(fù)極為高電平*/}if(P1==0xfd)/*如果K7鍵按下*/{P0=tab[7];/*P0=0x07*/LED=0;/*P2.0為低電平*/MOR=0;/*電機(jī)正極為低電平*/MOT=1;/*電機(jī)負(fù)極為高電平*/}if(P1==0xfb)/*如果K6鍵按下*/{P0=tab[6];/*P0=0x7d*/LED=1;/*P2.0為高電平*/MOR=1;/*電機(jī)正極為高電平*/MOT=1;/*電機(jī)負(fù)極為高電平*/}if(P1==0xf7)/*如果K5鍵按下*/{P0=tab[5];/*P0=0x6d*/LED=1;/*P2.0為高電平*/MOR=1;/*電機(jī)正極為高電平*/MOT=1;/*電機(jī)負(fù)極為高電平*/}if(P1==0xef)/*如果K4鍵按下*/{P0=tab[4];/*P0=0x66*/LED=1;/*P2.0為高電平*/MOR=1;/*電機(jī)正極為高*/MOT=1;/*電機(jī)負(fù)極為高*/}if(P1==0xdf)/*如果K3鍵按下*/{P0=tab[3];/*P0=0x4f*/LED=0;/*P2.0為低*/MOR=1;/*電機(jī)正極為高*/MOT=0;/*電機(jī)負(fù)極為低*/}if(P1==0xbf)/*如果K2鍵按下*/{P0=tab[2];/*P0=0x5b*
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