東北大學秦皇島分校控制工程學院《過程控制系統》課程設計任務書專業班級姓名設計題目：智能化液位控制系統設計一、設計實驗條件過程控制系統實驗室實驗系統二、設計任務1、系統構成：對象：同學們根據需要自己選擇控制的液位對象傳感器：根據所選對象選取合適的傳感器，包括型號、靈敏度、測量范圍、精度、原理等。控制器：本組同學必須選取單片機作為控制器，單片機型號自定。執行器：查找資料自行選擇。必須和自己的控制對象相匹配。2、寫出液位測量與控制過程，繪制液位控制系統組成框圖。3、（1）系統硬件電路設計。（2）編制液位測量控制程序：軟件采用模塊化程序結構設計，由液位采集程序、液位校準程序、液位控制程序等部分組成。三、設計說明書的內容設計題目與設計任務（設計任務書）前言（緒論）(設計的目的、意義等)主體設計部分參考文獻結束語四、設計時間與設計時間安排1、設計時間：2周2、設計時間安排：熟悉實驗設備、實驗、收集資料：4天設計計算、繪制技術圖紙：4天編寫課程設計說明書：5天答辯：1天東北大學秦皇島分校控制工程學院《過程控制系統》課程設計設計題目：智能化液位控制系統設計學生：專業：班級學號：指導教師：設計時間：2019.7.8-2019.7.17一、設計實驗條件過程控制系統實驗室實驗系統二、設計任務1、系統構成：對 象：用8個不同按鍵模擬不同的液位。傳感器：單片機循環檢測鍵盤輸入狀態。控制器：AT89C51單片機。執行器：電機的正反轉模擬水泵抽水和上水操作。2、寫出液位測量與控制過程，繪制液位控制系統組成框圖。（1）、使用開關來模擬水位的狀態，當設定完水位后，用LED數碼管顯示液位高度，檢測液位數據，并實施報警安全提示，系統根據水位情況控制水泵的開啟和關閉。（2）、控制系統結構（3）、組成框圖3、（1）系統硬件電路設計。（2）編制液位測量控制程序：軟件采用模塊化程序結構設計，由液位采集程序、液位校準程序、液位控制程序等部分組成。三、設計說明書的內容前言（緒論）(設計的目的、意義等)在工農業生產中，常常需要測量液體液位。隨著國家工業的迅速發展，液位測量技術被廣泛應用到石油、化工、醫藥、食品等各行各業中。低溫液體（液氧、液氮、液氬、液化天然氣及液體二氧化碳等）得到廣泛的應用，作為貯存低溫液體的容器要保證能承受其載荷；在發電廠、煉鋼廠中，保持正常的鍋爐汽包水位、除氧器水位、汽輪機凝氣器水位、高、低壓加熱器水位等，是設備安全運行的保證，因此一個安全合適的水位系統是很必要的。而且對水箱控制，如果能夠使用精密的而且完全會嚴格按照生產規定運行的自動化系統，可以最大限度的避免事故的幾率，同時也能節省資源并能有效提高生產效率。綜合以上的種種優點可以預見采用計算機控制系統是大勢所趨。單片機在一塊芯片上集成了微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入、輸出等部件，且具備體積小、速度快、功耗低的特點。此外，一般工業控制系統的工作環境差，干擾強，利用單片機控制就能克服這些困難，因此，使用單片機控制水箱水位是很好的選擇。主體設計部分（一）、設計方案采用AT89C51單片機為核心芯片,以及與其相關的硬件來實現的水體液位控制系統。采用八個鍵盤來模擬水位，CPU循環檢測鍵盤輸入狀態，用七段LED數碼管顯示液位高度，檢測液位數據，并實施報警安全提示，當水體液位低于用戶設定的值時，系統自動打開泵上水，當水位到達設定值時，停止上水。（二）、系統的原理采用8個按鈕進行水位檢測，由下至上測量水體的液位值。并把這八個液位狀態通過模數轉換器傳到單片機中（在本系統中采用開關的打開與閉合來模擬），再通過3位七段LED顯示器顯示出液位的八種狀態并通過LED燈報警提示。當水位過低（在1水位）時燈就會變亮，當水位較高（在7水位時）等也會變亮。在水位過高和過低時電磁閥都會自動的抽水或排水，此系統中采用的是7水位和1水位。（三）、硬件電路設計（1）、主芯片AT89C51 本系統采用AT89C51作為主要芯片，AT89C51是一種帶4K字節FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。它具有P0、P1、P2、P3四個 I/O口，每個口又有8個接口，32個接口可以滿足外接電路的需要，更方便的顯示系統。（2）、報警及顯示電路LED數碼管與單片機的P0-P7口相連，同時排阻的把根線也連在單片機的P0口上，作為上拉電阻。（3）、鍵盤連接電路八個鍵盤k1-k8分別與單片機的p1口的p1-p7相連，這八個鍵盤的按下與否用來模擬的是水位的高低，k1鍵代表水位最低點，k8鍵代表的是水位最高點，當k1鍵按下時，指示燈亮，電機正轉，開始加水，一直加水至水位7（即7鍵按下時），電機開始停止轉動，并反向轉動抽水，水位開始降低，直至到達3水位，燈亮電機開始自動加水。（4）、復位電路（5）、晶振電路晶體振蕩電路的兩個端口分別連接在單片機的XTAL1和XTAL2上。晶振電路的作用是為本系統提供基本的時鐘信號。（四）、軟件設計水位檢測是通過8個按鈕進行水位檢測的，當水位到檢測位置，其輸出端口就向單片機輸出低電平。由上至下的第一個位置為水位上限報警線，即當水位高于此位置時，控制系統就會打開抽水水泵，自動報警。第二個位置是自動停止加水線，即當水位高于此位置時，控制系統會自動關閉加水水泵，停止加水；倒數第三個位置是自動停止抽水線，即當水位低于于此位置時，控制系統會自動關閉抽水水泵，停止抽水；倒數第二個位置是水位下限報警線，即當水位低于此位置時，控制系統就會打開加水水泵。自動報警，提醒工作人員。（76543210）（五）、仿真調試將所有的硬件按照上面所說的方法連接起來，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，運行，則可得到正確的結果。按下按鍵開關K1，這時數碼管顯示為1，代表此時水位過低，會報警，電機會自動加水。按鍵開關K3,K4,K5這時數碼管分別顯示為3,4,5表示此時水位處于正常，不偏高也不偏低。按下按鍵開關K6，這時數碼管顯示6，代表此時水位高，電機會自動停止加水。按下按鍵開關K7，這時數碼管顯示7，代表此時水位過高，會自動打開抽水水泵，并報警。按下按鍵開關K2，這時數碼管顯示為2，代表此時水位低，電機會自動停止抽水。參考文獻[1]馬淑華高軍蔡凌。單片機原理與接口技術。北京郵電大學出版社。2018。[2]陳明熒。8051單片機課程設計實訓教材。清華大學出版社。2004。[3]劉建昌關守平周瑋等。計算機控制系統。科學出版社。2016。[4]任哲房紅征曹靖。嵌入式實時操作系統原理及應用。北京航空航天大學出版社。2016結束語設計過程中我遇到了很多的困難，需要把很多方面的知識去融合，去聯系。在日常學習的時候更注重的是書面上的東西，而本次課程設計則更多的是鍛煉了我的動手動腦能力，讓我有機會把課上學習的知識轉化為可以在實際生產生活中應用的技術。學好專業的知識不僅僅是自己能力提升和自我價值的實現，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都認為是unsignedchar*/#defineuintunsignedint/*以后定義的uint都認為是unsignedint*/sbitMOR=P2^7;/*電機正極為P2.7口*/sbitMOT=P2^6;/*電機負極為P2.6口*/sbitLED=P2^0;/*LED燈為P2.0口*/codeuchartab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};/*定義一個碼存表*/voiddelay(uintn){while(n--);/*10ms的延時*/}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;/*電機正極為低電平*/MOT=1;/*電機負極為高電平*/}if(P1==0xfd)/*如果K7鍵按下*/{P0=tab[7];/*P0=0x07*/LED=0;/*P2.0為低電平*/MOR=0;/*電機正極為低電平*/MOT=1;/*電機負極為高電平*/}if(P1==0xfb)/*如果K6鍵按下*/{P0=tab[6];/*P0=0x7d*/LED=1;/*P2.0為高電平*/MOR=1;/*電機正極為高電平*/MOT=1;/*電機負極為高電平*/}if(P1==0xf7)/*如果K5鍵按下*/{P0=tab[5];/*P0=0x6d*/LED=1;/*P2.0為高電平*/MOR=1;/*電機正極為高電平*/MOT=1;/*電機負極為高電平*/}if(P1==0xef)/*如果K4鍵按下*/{P0=tab[4];/*P0=0x66*/LED=1;/*P2.0為高電平*/MOR=1;/*電機正極為高*/MOT=1;/*電機負極為高*/}if(P1==0xdf)/*如果K3鍵按下*/{P0=tab[3];/*P0=0x4f*/LED=0;/*P2.0為低*/MOR=1;/*電機正極為高*/MOT=0;/*電機負極為低*/}if(P1==0xbf)/*如果K2鍵按下*/{P0=tab[2];/*P0=0x5b*