基于MCS51单片机的液位控制电路设计Word下载.docx
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(1)电路最小系统9..
(2)键盘控制电路9..
(3)显示电路部分1..0
2、液位测试部分1..1.
3、控制驱动电路部分1..1
4、电路板的制作1..2.
(1)原理图的绘制1..2
(2)PCB板图设计1..2.
(3)元件清单1..5.
5、抗干扰、远程控制方面措施1..5
错...误!
未定义书签。
软件仿真部分1..7.
1、仿真软件的应用1..7.
2、软件仿真的测试1..7.
调试测试部分1..9.
错...误!
2、系统功能测试1..9.
3、系统指标测试1..9.
(1)系统静态测试1..9
(2)系统1..9.
未定义书签
未定义书签错...误!
附录2..1..
附图4..3..
、尸■、亠
前言
在人类文明高度发达的今天,人民对信息的提取、处理、传输及综合利用越来越迫切,单片机作为现代电子技术,计算机技术的新兴领域,以单片机为代表的嵌入式系统的出现标志着现代电子系统时代的到来。
目前,单片机有着价格低廉,集成度高,处理功能强,可靠性高,系统结构简单等优点,这使得单片机的应用更为广泛,因此就有可能比较普遍地应用微机来控制各类电路,使各种新颖的、高性能的各种潜在能力得到充分的发挥,使电路的各种潜在能力得到充分的发挥,使电路的性能更符合要求,还可以制造出各种便于控制的新型电路,使电子控制出现新局面。
而液位控制是现代工业中常见的参数,有着直接观察、容易测量,过程时间常数小的优点,因此,液位控制也成为一般工业界所不可缺少的,如自来水厂蓄水槽、大坝的警戒水位检测等都需要液位控制来检测液位。
而从价格、性能、稳定性等方面与电脑控制、PLC控制和其它类型的单片机控制比较,MCS-51单片机具有体积小,价格低廉,系统结构简单,处理功能强,易于控制等优点,因此我们选用MCS-51单片机为基础的液位控制系统,通过适当的组合,可以提供各种液位检测对象,如污水处理厂的污水槽、大坝的警戒水位等,针对该液位控制试验装置,采用单片机编程技术设计开发了液位控制系统的软件平台。
但是,采用MCS-51单片机控制在远距离控制、近距离的抗电磁干扰方面受到一定的限制,因此,在研究此课题时要对部分电路加以强化,以确保其正常的工作。
方案论证
方案一
为了完成液位检测设计的各种功能,将整个电路分为三个部分:
数控部分、电路检测部分和控制驱动电路部分。
框架如下图所示。
方案原理方框图
(1)数控电路部分
主要有数字电路部分构成,它要完成键盘控制,预置按键开关输入控制、
LCD显示控制、及水泵电机工作时,无水泵出或水管液位不变化时报警等功能。
由于数控部分功能较多,选用了INTEL公司的8位单片机AT89C51,与
INTEL公司的8096系列相比,AT89C51具有明显的价格优势,而且能够满足数控部分的需要。
数控部分的核心是一个AT89C51的最小应用系统、包括一片AT89C51芯片和一片A/D0809芯片。
采用3个按键分别作为输入控制,用AT89C51的P2.3、P2.4、P2.5口完成键盘输入。
当检测到有键盘输入就产生一个中断,而键盘的去抖动通过CPU用软件实现。
利用液位传感器检测,然后转换成对应的电压送到
单片机进行液位高度的判断,在输出对应的液位高度值由LCD显示。
(2)液位测试部分
首先要将WMY型液位变送器测得的液位模拟量变为数字量。
然后送入单片机进行相应的处理,模数转换的部分采用AD0809芯片。
该芯片的输入量为0
—5V的电压量。
因此需先将WMY型液位变送器的输出电流信号转换为对应的电压信号。
即在芯片采集信号端加入一个250欧的转换电阻,将电流转换为1〜5V的电压值。
该电压值在ADC0809的输入范围内。
其原理图如下:
LC采用的是循环扫描的工作方式,通过自诊断,通信处理,扫描输入,
刷新输出这五个工作过程来完成一个周期。
但是,利用PLC控制价格比较昂
贵,需要的其他硬件较多,给安装方面带来不便,且占用空间大。
方案三
该方案的控制电路由检测、控制及执行机构组成。
其工作原理如下图示,
CW140为三端固定稳压集成块(输入电路略);
两只PTC热敏电阻(RT1、RT2)与R1、R2组成桥式液位检测电路;
TWH8778电子开关与继电器K组成控制电路;
由光电耦合器4N25提供触发信号;
K的触点JK与电磁阀组成执行电路。
在正常情况下,RT1、RT2均处于液体中,电桥平衡Uab为零,于是4N25截止,TWH8778及K不动作,触点JK常开,DF-1关闭。
当液位下降到使RT1露出液面时,PTC热敏电阻阻值迅速增大,于是电桥失去平衡,4N25导通,并触发⑤使TWH8778
导通,K得电吸合JK,DF-1开启向储液罐补充液体。
当液位上升到使RT1浸入液体时,其阻值迅速减小,电桥自动平衡,4N25截止,K失电释放JKQF-1关闭,停止输入液体。
方案三原理图
方案比较
这三种方案均是可行的。
方案一原理直观,且价格低廉,集成度高,处理功能强,可靠性高,系统结构简单,便于操作且稳定性高和抗干扰能力强等优点。
方案二的可靠性高,在功能上可进行开关逻辑控制、闭环过程控制、位置控制、数据采集及监控、多PLC分布式控制等功能,在编程手段上,直观、简单方便,易于各行业工程技术人员掌握。
同时在改变控制要求时,只要改变程序梯形图就可以满足要求。
但是利用PLC控制价格昂贵,且需要的其他硬件较多,且在安装方面带来不便,占用空间大。
方案三原理简单,且易于控制,但是检测误差大,且只能检测某一设定液位,不便于自动化控制等,综合以上方案比较,方案一具有明显的优势,因此采用方案一为本次液位控制的最佳方案。
硬件设计
方案的系统原理图如下:
1、数控部分主要由数字电路构成,它要完成键盘控制、预制按键开关输入控制、A/D转
换输出、LCD显示控制、液位报警等功能,选用AT89C51最小系统,如下图所示:
J17
匚
CON2
+5VGND
R2
PR1
5V
+5V40
GND
+5V
Q?
IC4CON2
S—RWEDDDDDDDDAK
C0
R?
RE
J14
1
2
3
4
5
6
7
8
IC2
CON8
VCC12
GND~16
IN0
D0
IN1
D1
IN2
D2
IN3
D3
IN4
D4
IN5
D5
IN6
D6
IN7
D7
AD
DA
DB
DC
VREF(+)
VREF(-)
ALE
START
OE
+5V11
GNDT3
Vcc
ad0809
EL
J13
P1
D
13
P27
GND6
EOC
9
GND7
+5V
P2.62
GND-"
3—
_8
C1
30PF
C2
7EOC
cm
17P1
15
20
21
25
24
23
22
18
19
CLKEOC
+5V1
ALE3
CLK5
T"
Pl.T、
-P1g
-P1_4V1
P1.5-y
P1.0
r
1YVCC
1A
4Y
2Y
4A
2A
3Y
2B
3B
3A
14
72LS02
CLR1
CLR2
CLK1
CLK2
Q1
PR2
0^
Q2
Q2_
IC5/41s74
14+5V
3—4
4_5
56
67
78
p0.7/AD0
p0.1AD1
Vss
p0.2/AD2p0.3/AD3p0.4/AD4
p0.5/AD5
XT
AL1
p0.6/AD6
p0.7/AD7
AL2
p2.0/A8
RST/Vpd
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
PSEN
P2.4/A12
AL
E/PRCR2.5/A13
EA
/Vp
pP2.6/A14
P2.7/A15
p1
RXD/P3.0
TXD/P3.1
INT0/P3.2
INT1/P3.3
T0/P3.4
T1/P3.5
WR/P3.6
RD/P3.7
IC3
89c51
~P2.5
27■P2.6
^8P2T-
RES2
下?
10C0
U?
OPTOISO1
K2
SW
CON9
P2.4
P2.5
1GND
ZIF5
K?
J11CON9
E
RELAY-SPDT
ZIF6
ZIF2
NPN
ZIF7
ZIF8
I
ZIF3RELAY-SPDT
-—-C2
一C3
4
C6
C7
P2.3
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- 基于 MCS51 单片机 控制电路 设计