计算机课程设计——水箱水位控制系统设计

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1、 计算机计算机控控制制技术技术 课程设计任务书课程设计任务书 学生姓名学生姓名 专业班级专业班级 学号学号 题题 目目 水箱水位控制系统设计 课题性质课题性质 课题来源课题来源 自拟课题 指导教师指导教师 主要内容主要内容 根据生产工艺对控制系统的性能指标要求，设计一个计算机控制 系统，能够对单容水箱水位进行测量、显示，并通过执行机构控制水 箱内的水位保持在给定值。 任务要求任务要求 第 3-4 天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图， 元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。 第 5 天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流 畅、格式规范、方案合理、

2、设计正确，篇幅不少于 5000 字。 主要参主要参 考资料考资料 3 高金源计算机控制技术北京：北京航空航天大学出版社，2001 4 张晋格计算机控制原理与应用北京：电子工业出版社，1995 审查意见审查意见 系（教研室）主任签字：系（教研室）主任签字： 年年 月月 日日 2 1 1 引言引言 在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响到工厂的生产成 本、经济效益甚至设备的安全系数。所以，为了保证安全条件、方便操作，就必 须研究开发先进的液位控制方法和策略。本课题涉及单片机硬件、软件的设计， 功率放大，单片机与上位机通讯技术等，通过本课题的研究，可使我们对所学的 专业学习进行总结、实践

3、和提高，为就业和今后从事专业工作打好基础。 2 2 总体方案总体方案设计设计 2 2.1.1 系统系统控制框图控制框图 控制系统的总体框图如图2.1所示： AT89C51 液位传感器A/D转换 显示与报警电路 控制信号输 出 D/A转换驱动电路 给水、排 水水泵 储水水箱 2.2 系统控制方案确定 由于单片机是按工业测控环境要求设计的，抗干扰能力强，环境要求不高， 灵活性好，体积轻，可以降低系统的成本获得较好的性能。水位检测是通过四对 由高亮二极管和光敏三极管所组成的液位传感器分别安装在四个不同的位置， 由 上至下四个输出端口分别接单片机的 P1.0、P1.1、P1.2、P1.3 口，实时对水

4、位进 行检测。当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出高电 平；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。由 上至下的第一个位置为水位上限报警线，即当水位高于此位置时，控制系统就会 自动报警，提醒工作人员注意；第二个位置是自动停止加水线，即当水位高于此 位置时，控制系统会自动关闭给水电泵，停止加水；第三个位置是自动加水线， 即当水位低于此位置时，控制系统会自动接通给水电泵，开始加水；第四个位置 是水位下限报警线，即当水位低于此位置时，控制系统就会自动报警，提醒工作 人员注意。 3 3 3 硬件电路设计硬件电路设计 由图 2.1 可观察到传感器通过对液面进行测量，输出模拟信号，再通过模数 转换器把输入的模拟信号转换成数字信号，通过 AT89C51 单片机的运算控制，在 通过 LED 进行显示,通过报警装置进行报警,报警显示的同时， 控制信号经驱动电 路放大，控制给水、排水水泵进行给水或排水，从而对水位进行控制。因而其硬 件电路主要包括：控制器 AT89C51 单片机、液位传感器、A/D 转换器、显示与报 警电路