1、 專業基礎綜合實驗報告題目：測控技術與儀器專業姓 名： 學 號： 專業班級： 1、總體設計方案1.1 設計功能及要求1、利用單片機和傳感器構建一套完整的水位自動控制系統。要求既能實現水位自動控制，又能顯示實際水位，便于用戶監視。在水塔中經常要根據水面的高低進行水位的自動控制，同時進行水位壓力的檢測和控制。本液位器具有水位檢測、報警、自動上水和排水（上水用電機正轉模擬，下水用電機反轉模擬）、壓力檢測功能。2、該系統以89S52單片機為水塔水位控制系統的核心，用傳感器采集水壓模擬信號，然后將模擬信號送入A/D轉換器，換算出某一時刻水塔水位的實際高度，然后拿它與標定水位進行比較，要求實時檢測水箱的液

2、位高度，并與開始預設定值做比較，由單片機控制開關的開斷進行液位的調整，最終達到液位的預設定值。檢測值若高于上限設定值時，要求報警，斷開繼電器，控制水泵停止上水；檢測值若低于下限設定值，要求報警，開啟繼電器，控制水泵開始上水?，F場實時顯示測量值，從而實現對水箱液位的監控。如此重復“測量、比較、開啟”這三步，直至實測水位與標定水位的偏差落入給定的精度范圍之內。落入給定精度范圍之后，將兩個水泵同時關停。電路焊接好后，接通電源，改變液位使檢測點變化，當液位在A點以下時紅燈連續亮并且發出頻率較高的報警聲，顯示00，電機正轉；當A液位<B時，顯示0A，電機正轉；當B液位<C時，顯示0B，電機不

3、轉；液位在C點及以上時，綠燈連續亮并且發出報警聲，顯示0C，電機反轉。3、控制系統中標定水位用鍵盤輸入，用十進制數碼顯示。本液位器具有水位檢測、報警、自動上水和排水、壓力檢測功能。該控制器主要由89S52單片機，0809A/D轉換器，A、B、C三點水位檢測電路，壓力檢測電路、數碼顯示電路、鍵盤和電源電路組成。4、可根據需要設定液位控制高度，同時具備報警、高度顯示等功能，液位自動控制系統工作流程如下：將壓力傳感器傳送來的電流信號經過前級放大和A/D轉換進入單片機，經單片機計算處理(與用戶的設定值作比較)。將輸出數字量進行DA轉換送給電動執行機構。5、基于單片機的水位自動控制系統的軟件設計本論文是

4、以單片機為核心設計水塔水位控制系統，包括硬件電路的設計和控制系統程序的設計。通過此系統使水塔水位保持在要求的高度1.2 設計方案1.2.1硬件設計方案（1）基于單片機的通用水位自動控制系統的硬件設計系統硬件部分的設計采用模塊化的設計方法，根據功能的不同，把系統劃分為如下模塊(圖2)。圖2 系統模塊圖（1）硬件設計液位控制器的硬件主要包括由單片機、傳感器(帶變送器)、鍵盤電路、數碼顯示電路、AD轉換器和輸出控制電路等。工作原理：基于單片機實現的液位控制器是以AT89C51芯片為核心，由鍵盤、數碼顯示、AD轉換、傳感器，電源和控制部分等組成。工作過程如下：水箱(水塔)液位發生變化時，引起連接在水箱

5、(水塔)底部的壓力傳感器，壓力傳感器的壓力受到水的壓力，即把變化量轉化成電壓信號；該信號經過運算放大電路放大后變成幅度為05 V標準信號，送入AD轉換器，AD轉換器把模擬信號變成數字信號量，由單片機進行實時數據采集，并進行處理，根據設定要求控制輸出，同時數碼管顯示液位高度。通過鍵盤設置液位高、低和限定值以及強制報警值。該系統控制器特點是直觀地顯示水位高度，可任意控制水位高度。1.2.2軟件設計方案（1）設計框圖（2）原理：通過軟件設計將將模擬信號送入A/D轉換器，換算出某一時刻水塔水位的實際高度，然后拿它與標定水位進行比較，要求實時檢測水箱的液位高度，并與開始預設定值做比較，由單片機控制開關的

6、開斷進行液位的調整，最終達到液位的預設定值。檢測值若高于上限設定值時，要求報警，斷開繼電器，控制水泵停止上水；檢測值若低于下限設定值，要求報警，開啟繼電器，控制水泵開始上水。現場實時顯示測量值，從而實現對水箱液位的監控。2.硬件設計2.1 液位檢測電路2.2 單片機最小系統2.3 LED顯示電路2.4 按鍵電路2.5 報警電路2.6 電源電路我們組做的是按鍵電路、報警電路和電源電路PCB板圖如下3.軟件設計3.1 主程序設計系統主程序設計：ORG 0000HAJMP MAINORG 0060HMAIN: MOV P1, #FFH ；P1 P3口初始化置1MOV P3，#FFHJNB P1.3

7、， AUT ；若手動在自動位置，跳到自動模式子程序AJMP MEN ；否則轉到手動模式子程序END自動模式子程序設計AUT：NOP ；空命令JNB P1.2 , LG ；水位高LGJB P1.1 LD ， ；水位沒低-LDCLR P3.1 ；水位低報警JB P1.0, LDD ；水位未低低-LDDCLR P3.0 ；水位低低報警JNB 3.1 P1.6, Y1 ；M1已啟動Y1CLR P1.4 ；否則啟動M1Y1: JNB P1.7 ,Y2 ；M2已啟動-Y2 CLR P1.5 ；否則啟動M2Y2: ACALL DELAY ；延時1分鐘 AJMP AUT ；返回自動模式LDD: JNB P1.

8、6 ,Y3 ；單獨運行M1（LDD水位LD）CLR P1.4Y3: JB P1.7 Y2SETB P1.5AJMP Y2LG: CLR P3.2 ；水位高報警LD: AJMP MAIN ；返回主程序手動模式子程序設計MEN： NOPJNB P1.1 , MAIN ；水位高返回主程序ACALL KEYCJNE A ,#FOH,NN ；有無鍵合AJMP MENNN: JNB ACC.4 ,HM1 JNB ACC.5, HM2JNB ACC.6 ,DM1JNB ACC.7 ,DM2AJMP MENHM1: JNB P1.6 ,MENCLR P1.4AJMP MENHM2: JNB P1.7, MEN

9、 CLR P1.5AJMP MENDM1: JB P1.6, MENSETB P1.4AJMP MENDM2: JB P1.7, MENSETB P1.5AJMP MENRET3.2 子程序設計3.2.1 鍵盤子程序設計有無鍵合子程序：KEY： ACALL KS1 ；有無閉合JNZ LK1ACALL TIMAJMP KEY ；無鍵閉合返回LK1： ACALL TIMACALL TIMACALL KS1JNZ LK2 延時1S主程序:T1M1: MOV R1, #F0HL4: MOV R2, #08HL1: MOV R3, #FAHL2: MOV R4, #FAHL1: DJNZ R4, L1D

10、JNZ R3, L2DJNZ R2, L3DJNZ R1, L4RET3.2.2A/D轉換子程序設計A/D模數轉換程序入口參數：30H-33H;出口參數：BAI，SHI，GECHANGE CLRF BAI CLRF SHI CLRF GE ;先清除結果寄存器 MOV FW 31H ; ADD WF 30H,1 MOV FW 32H ADD WF 30H,1 MOV FW 33H ADD WF 30H,1 RRF 30H,1 RRF 30H,0 MOV WF TEMP MOV LW 64H ;減100，結果保留在W中 SUB WF TEMP,0 BTFSS TATUS,C ;判斷是否大于100

11、GOTO SHI_VAL ;否，轉求十位結果 MOVWF TEMP ;是，差送回TEMP中 INC F BAI,1 ;百位加1 GOTO $-6 ;返回繼續求百位的值SHI_VAL MOV LW 0AH ;減10，結果保留在W中 SUBWF TEMP,0 BTFSS STATUS,C ;判斷是否大于10 GOTO GE_VAL ;否，轉去判斷個位結果 MOVWF TEMP ;是，差送回TEMP中 INCF SHI,1 ;十位值加1 GOTO $-6 ;轉會繼續求十位的值GE_VAL MOVFW TEMP MOVWF GE ;個位的值 RETURN顯示程序入口參數：BAI，SHI，GE出口參數：無DISPLAY MOV FW BAI ;顯示百位 CALL TABLE MOVWF PORTD BCF PORTA,3 CALL DELAY CALL DELAY BSF PORTA