苏ICP备112451047180号-6
基于单片机的液位系统设计
摘要：液位测量广泛应用于工业、经济、生活等各个领域。随着科学技术的发展，液位测量技术变得更智能化、小型化、可视化。基于单片机的液位测量装置具有测量精度高、重复性好、功耗低和寿命长等特点，是被挂满后方才用的技术。在深入研究科学发展观的同时，电子设备的设计也应融入可持续发展的思想。因此，在基于单片机的液位测量装置基础上，扩大实时监控、数据采集、计算机串行通信等功能，从而通过科学的方法将液位测量与统计科学相结合，合理的管理水资源，减少能源消耗。
本文从系统方案选择与论证、硬件电路设计和系统软件设计等几个方面介绍了基于单片机的液位测量监控系统的设计过程，最终达成了实时测量、监测与报警。最后，本文总结了设计过程中出现的问题及解决方法，简要叙述了所获数据的处理方法，并引出了进一步设计开发的思路。
关键词：单片机；液位测量；监控；报警
Design of liquid level control system
based on Single Chip Microcomputer
Abstract: The liquid level measurement is widely used in industry， economy， life and other fields. With the development of science and technology， Liquid level measurement technologies become more intelligent， miniaturized， visualization. The liquid level measurement device base on single-chip microcomputer is widely used because of many characteristics such as high measurement accuracy， good repeatability， low power consumption and long useful time. When we study Scientific Outlook on Development thoroughly， the design of electronic aid should include the thought of sustainable development. So， beyond the liquid level measurement device based on single-chip microcomputer， expand the functions of real-time monitoring， data acquisition， serial communication. Through the new functions， the scientific method of the liquid level measurement could be combined with Statistical Science， be used to manage the water resources reasonable， reduce energy consumption.
This thesis introduces the design process of the liquid level control system by several parts as system schema， the design of hardware circuit and the software of host computer， ultimately achieved the level of real-time measurement ， monitoring and alarm. Finally， the paper summarizes the problems and solutions of the design process， describes briefly the method of data processing， and leads to ideas of the further design and development.
Keywords：single-chip microcomputer; Real-time monitoring; Serial Communication; alarm
目录
第一章 绪论 2
1.1 单片机的发展历程与发展趋势 2
1.1.1 发展历程 2
1.1.2 发展趋势 3
1.2 液位控制系统的概念 4
1.3 液位控制系统的设计要求 4
1.4 本章小结 5
第二章 液位控制系统的总体方案设计 6
2.1 系统总体方案选择 6
2.2 系统设计总框图 6
2.3 单片机的选择 7
2.3.1 AT89C52单片机 8
2.3.2 AT89C52的引脚说明 9
2.4 本章小结 11
第三章 系统硬件设计 12
3.1 按键设计 12
3.2 显示单元硬件设计 12
3.3 存储单元硬件设计 14
3.4 时间单元硬件设计 15
3.5 A/D转换单元硬件设计 16
3.6 通信单元硬件设计 18
3.7 本章小结 19
第四章 系统软件设计 20
4.1 系统主程序流程图 20
4.2 显示与A/D转换的数据处理 21
4.3 按键部分软件设计 21
4.4显示模块的软件设计 22
4.5 A/D转换模块的软件设计 22
4.6报警电路 23
4.7电机控制模块软的件设计 23
4.8 本章小结 24
第五章 总结 25
致谢 26
参考文献 27
附录 28
系统电路原理图 28
程序清单 29
液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，当一个有排液出口容器里的液体的液位需要保持在一个范围内时，就可用“液位控制系统”来调控。具体来说就是对容器设定一个上液位、一个下液位。当容器里的液位达到上液位时，控制装置（机械或电子的）切断供液泵的电源，排液出口通过一段时间的排液，当容器里的液位降到下液位时，控制装置接通供液泵的电源，液位再缓缓上升。
如果是一个有补液进口容器里的液位需要保持在一个范围内时，控制装置控制排液泵的动作则相反。
液位控制系统是工业中常见的过程控制，在工业生产的各个领域都有广泛应用，如：太阳能热水器、工业锅炉控制、农用机水箱等，它对生产的影响不容忽视。在工业生产中，有许多需要对容器内的介质进行液位控制的地方，使其高精度的保持在给定的数值。液位控制一般指对某一液位进行调节控制，使其达到所要要求的精度。液位控制技术是自动控制、微型计算机软件、硬件等几项技术紧密结合的产物，工业作业采用的是微机控制和原有的仪表控制，微机控制的优势有很多，如：
（1）集中而直接的显示各运行参数和液位状态。
（2）具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能够依据控制效果及时修正运行参数，能够有效减少人的疲劳与失误，从而提高生产过程的安全性与实时性。
（3）在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值，并可以修改系统控制参数，方便的改变液位上、下限。
1.3 液位控制系统的设计要求
本系统由单片机AT89C52、显示器、报警器、键盘、传感器和其它基本外围电路组成 。要求：对液位传感器采集的液位信息进行放大、A/D转换等处理，并设计其前端数据采集与相应的输出控制硬件电路，完成相应的单片机软件控制设计。液位信息经传感器采集后送入单片机，单片机进行控制并送液晶显示，可用键盘进行控制液位上、下限，并具有实时液位测量监控数据、液位过限报警等功能。
1.4 本章小结
本章为绪论，作为毕业设计的开头，先简单的介绍了一下本次毕业设计的两个核心——单片机和液位控制系统。通过参考书本和网上的资料完成了单片机的发展历程与发展趋势以及液位控制系统的概念的叙述。本章的末尾则是对本次毕业设计的设计要求的简述，描述了本次设计的大体思路。
参考文献
[1]张毅刚，彭喜元，董继成.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2008.
[2]高锋.单片微型计算机原理与接口技术[M].北京：科学出版社，2009.
[3]王化祥，张淑英.传感器原理及应用[M].天津：天津大学出版社，2004.(编辑明涛)
[4]钟晓强.基于单片机实现的液位控制器设计[J].现代电子技术，2009，32(2)：51-53.
[5]张凤兰.液位测量与监控系统设计[D].北京：北方工业大学，2010.
[6]陈霞，白小军.基于单片机的液位监控系统[J].武汉理工大学学报，2007，29（3）：3-6
[7]于凤明主编.单片机原理及接口技术[M].中国轻工业出版社，2008年9月版
[8]李朝青.《单片机原理及接口技术》北京航空航天出版社，2011.
[9]李光飞，楼然苗.《单片机课程设计实例指导》.北京航空航天大学出版社，2012.
[10]陈新昌，王万章，李祥付.单片机在水位控制中的应用[J].中国科技信息，2006，(24)：89-90，94.
[11丁希顺.单片微型计算机液位测量系统设计[J].安阳师范学院学报，2005(2)：71-73.
[12]蔡黎.一种基于单片机的水位控制系统设计[J].仪器仪表用户，2007，14(4)：44-45.
[13]龚尚福主编.微机原理与接口技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.
[14]陆仲达，徐凤霞.单片机液位控制系统[J].齐齐哈尔大学学报，2010，(3)：56-58.
[15]孙传友，张晓斌，张一编著.感测技术与系统设计[M].北京：科学出版社，2004.
[16]阎晓倩.基于单片机的压力/液位控制系统的设计研究[D].合肥工业大学硕士论文，2007，4
[17]李书旗,沈金荣.液位测量传感器系统的设计与实现[J].计算机测量与控制，2009，17(11)：2131-2133.
摘要：液位测量广泛应用于工业、经济、生活等各个领域。随着科学技术的发展，液位测量技术变得更智能化、小型化、可视化。基于单片机的液位测量装置具有测量精度高、重复性好、功耗低和寿命长等特点，是被挂满后方才用的技术。在深入研究科学发展观的同时，电子设备的设计也应融入可持续发展的思想。因此，在基于单片机的液位测量装置基础上，扩大实时监控、数据采集、计算机串行通信等功能，从而通过科学的方法将液位测量与统计科学相结合，合理的管理水资源，减少能源消耗。
本文从系统方案选择与论证、硬件电路设计和系统软件设计等几个方面介绍了基于单片机的液位测量监控系统的设计过程，最终达成了实时测量、监测与报警。最后，本文总结了设计过程中出现的问题及解决方法，简要叙述了所获数据的处理方法，并引出了进一步设计开发的思路。
关键词：单片机；液位测量；监控；报警
Design of liquid level control system
based on Single Chip Microcomputer
Abstract: The liquid level measurement is widely used in industry， economy， life and other fields. With the development of science and technology， Liquid level measurement technologies become more intelligent， miniaturized， visualization. The liquid level measurement device base on single-chip microcomputer is widely used because of many characteristics such as high measurement accuracy， good repeatability， low power consumption and long useful time. When we study Scientific Outlook on Development thoroughly， the design of electronic aid should include the thought of sustainable development. So， beyond the liquid level measurement device based on single-chip microcomputer， expand the functions of real-time monitoring， data acquisition， serial communication. Through the new functions， the scientific method of the liquid level measurement could be combined with Statistical Science， be used to manage the water resources reasonable， reduce energy consumption.
This thesis introduces the design process of the liquid level control system by several parts as system schema， the design of hardware circuit and the software of host computer， ultimately achieved the level of real-time measurement ， monitoring and alarm. Finally， the paper summarizes the problems and solutions of the design process， describes briefly the method of data processing， and leads to ideas of the further design and development.
Keywords：single-chip microcomputer; Real-time monitoring; Serial Communication; alarm
目录
第一章 绪论 2
1.1 单片机的发展历程与发展趋势 2
1.1.1 发展历程 2
1.1.2 发展趋势 3
1.2 液位控制系统的概念 4
1.3 液位控制系统的设计要求 4
1.4 本章小结 5
第二章 液位控制系统的总体方案设计 6
2.1 系统总体方案选择 6
2.2 系统设计总框图 6
2.3 单片机的选择 7
2.3.1 AT89C52单片机 8
2.3.2 AT89C52的引脚说明 9
2.4 本章小结 11
第三章 系统硬件设计 12
3.1 按键设计 12
3.2 显示单元硬件设计 12
3.3 存储单元硬件设计 14
3.4 时间单元硬件设计 15
3.5 A/D转换单元硬件设计 16
3.6 通信单元硬件设计 18
3.7 本章小结 19
第四章 系统软件设计 20
4.1 系统主程序流程图 20
4.2 显示与A/D转换的数据处理 21
4.3 按键部分软件设计 21
4.4显示模块的软件设计 22
4.5 A/D转换模块的软件设计 22
4.6报警电路 23
4.7电机控制模块软的件设计 23
4.8 本章小结 24
第五章 总结 25
致谢 26
参考文献 27
附录 28
系统电路原理图 28
程序清单 29
液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，当一个有排液出口容器里的液体的液位需要保持在一个范围内时，就可用“液位控制系统”来调控。具体来说就是对容器设定一个上液位、一个下液位。当容器里的液位达到上液位时，控制装置（机械或电子的）切断供液泵的电源，排液出口通过一段时间的排液，当容器里的液位降到下液位时，控制装置接通供液泵的电源，液位再缓缓上升。
如果是一个有补液进口容器里的液位需要保持在一个范围内时，控制装置控制排液泵的动作则相反。
液位控制系统是工业中常见的过程控制，在工业生产的各个领域都有广泛应用，如：太阳能热水器、工业锅炉控制、农用机水箱等，它对生产的影响不容忽视。在工业生产中，有许多需要对容器内的介质进行液位控制的地方，使其高精度的保持在给定的数值。液位控制一般指对某一液位进行调节控制，使其达到所要要求的精度。液位控制技术是自动控制、微型计算机软件、硬件等几项技术紧密结合的产物，工业作业采用的是微机控制和原有的仪表控制，微机控制的优势有很多，如：
（1）集中而直接的显示各运行参数和液位状态。
（2）具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能够依据控制效果及时修正运行参数，能够有效减少人的疲劳与失误，从而提高生产过程的安全性与实时性。
（3）在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值，并可以修改系统控制参数，方便的改变液位上、下限。
1.3 液位控制系统的设计要求
本系统由单片机AT89C52、显示器、报警器、键盘、传感器和其它基本外围电路组成 。要求：对液位传感器采集的液位信息进行放大、A/D转换等处理，并设计其前端数据采集与相应的输出控制硬件电路，完成相应的单片机软件控制设计。液位信息经传感器采集后送入单片机，单片机进行控制并送液晶显示，可用键盘进行控制液位上、下限，并具有实时液位测量监控数据、液位过限报警等功能。
1.4 本章小结
本章为绪论，作为毕业设计的开头，先简单的介绍了一下本次毕业设计的两个核心——单片机和液位控制系统。通过参考书本和网上的资料完成了单片机的发展历程与发展趋势以及液位控制系统的概念的叙述。本章的末尾则是对本次毕业设计的设计要求的简述，描述了本次设计的大体思路。
参考文献
[1]张毅刚，彭喜元，董继成.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2008.
[2]高锋.单片微型计算机原理与接口技术[M].北京：科学出版社，2009.
[3]王化祥，张淑英.传感器原理及应用[M].天津：天津大学出版社，2004.(编辑明涛)
[4]钟晓强.基于单片机实现的液位控制器设计[J].现代电子技术，2009，32(2)：51-53.
[5]张凤兰.液位测量与监控系统设计[D].北京：北方工业大学，2010.
[6]陈霞，白小军.基于单片机的液位监控系统[J].武汉理工大学学报，2007，29（3）：3-6
[7]于凤明主编.单片机原理及接口技术[M].中国轻工业出版社，2008年9月版
[8]李朝青.《单片机原理及接口技术》北京航空航天出版社，2011.
[9]李光飞，楼然苗.《单片机课程设计实例指导》.北京航空航天大学出版社，2012.
[10]陈新昌，王万章，李祥付.单片机在水位控制中的应用[J].中国科技信息，2006，(24)：89-90，94.
[11丁希顺.单片微型计算机液位测量系统设计[J].安阳师范学院学报，2005(2)：71-73.
[12]蔡黎.一种基于单片机的水位控制系统设计[J].仪器仪表用户，2007，14(4)：44-45.
[13]龚尚福主编.微机原理与接口技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.
[14]陆仲达，徐凤霞.单片机液位控制系统[J].齐齐哈尔大学学报，2010，(3)：56-58.
[15]孙传友，张晓斌，张一编著.感测技术与系统设计[M].北京：科学出版社，2004.
[16]阎晓倩.基于单片机的压力/液位控制系统的设计研究[D].合肥工业大学硕士论文，2007，4
[17]李书旗,沈金荣.液位测量传感器系统的设计与实现[J].计算机测量与控制，2009，17(11)：2131-2133.