水箱自動控制系統(tǒng)設(shè)計原理圖及程序

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1、課程：創(chuàng)新與綜合課程設(shè)計電子與電氣工程學(xué)院實踐教學(xué)環(huán)節(jié)說明書題目名稱水箱水位自動控制裝置學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院專業(yè)電子信息工程班級學(xué)號學(xué)生姓名起止日期13周周一~14周周五水箱液位控制系統(tǒng)是典型的自動控制系統(tǒng)，在工業(yè)應(yīng)用上可以模擬水塔液位、爐內(nèi)成分等多種控制對象的自動控制系統(tǒng)。本次課程設(shè)計思路是以單片機為控制中心，對水位傳感器、電機驅(qū)動模塊、按鍵及顯示進行控制。通過按鍵設(shè)置水位傳感器的位置，在水龍頭及閥門的各種開度下，通過控制水泵工作或不工作來維持水箱二的液面高度基本維持不變。一、設(shè)計題及即要求1

2、、設(shè)計并制作一個水箱水位自動控制裝置，原理示意圖如下：2、基本要求：設(shè)計并制作一個水箱水位自動控制裝置。（1）水箱1的長×寬×高為50×40×40cm；水箱2的長×寬×高為40×30×40cm（相同容積亦可）；水箱1的放在地面，水箱2放置高度距地0.8-1.2m。（2）在出水龍頭各種開度狀態(tài)下裝置能夠自動控制水箱2中水位的高度不變，誤差≤1cm。（3）水箱2中要求的水位高度及上下限可以通過鍵盤任意設(shè)置；（4）實時顯示水箱2中水位的實際高度和水泵、閥門的工作狀態(tài)。3、發(fā)揮部分：（1）在出水龍頭各種開

3、度狀態(tài)下裝置能夠自動控制水箱2中水位的高度不變，誤差≤0.3cm。（2）由無線遠程控制器實現(xiàn)基本要求，無線通訊距離不小于10米。遠程控制器上能夠同步實現(xiàn)超限報警顯示。（3）其他創(chuàng)新。二、設(shè)計思路：以單片機為控制中心，對水位傳感器、電機驅(qū)動模塊、按鍵及顯示進行控制。通過按鍵設(shè)置水位傳感器的位置，在水龍頭及閥門的各種開度下，通過控制水泵工作或不工作來維持水箱二的液面高度基本維持不變。原理框圖：水泵顯示按鍵電機驅(qū)動模塊單片機電源水位傳感器三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1、控制模塊：本次課程設(shè)計采用控制模塊是AT89C51

4、單片機。AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51

5、是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。2、水位測量儀由于各種原因，本設(shè)計沒有用水位測量儀。而是用廉價的土壤濕度檢測儀代替。在精度方面，本次課程設(shè)計做的不是很好，因為濕度測量儀不能設(shè)計對液面的精確控制。但是不影響本次課程設(shè)計的最終結(jié)果。3、電機驅(qū)動模塊電機驅(qū)動模塊電路圖:恒壓恒流橋式2A驅(qū)動芯片L298NL298是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)

6、動電路?？梢苑奖愕尿?qū)動兩個直流電機，或一個兩相步進電機。L298N可接受標準TTL邏輯電平信號VSS，VSS可接4．5～7V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為＋2．5～46V。輸出電流可達2．5A，可驅(qū)動電感性負載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298可驅(qū)動2個電動機，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)。EnA，EnB接控制使能端

7、，控制電機的停轉(zhuǎn)。LM298N功能表格:PWM_XX_EN1X_EN2運轉(zhuǎn)狀態(tài)0XX停止110正轉(zhuǎn)101反轉(zhuǎn)111剎停100停止4、程序設(shè)計#include#defineuintunsignedintuintx,y,z;sbitd1=P1^0;sbitd2=P1^1;sbitd3=P1^3;voidmain(){d1=1;//初始化為高電平；d2=0;//初始化為低電平；while(1){if(d1==0)//d1為低電平，檢測到水，水泵開始抽水；{d2=0;//d2=0,d3=

8、1說明在抽水；d3=1;}else//d1,d2為相同電平，水泵不工作{d2=1;d3=1;}}}四、設(shè)計體會本次課程設(shè)計，我們做的是水箱水位自動控制裝置。本來想做的是用PID準確的控制液位的位置，但是在原件方面準備的不夠充分。只能做到大致的控制水箱二的液面高度不變，不能精確的控制液面的高度。在老師的幫助下，通過自己的努力，本次課程設(shè)計圓滿的結(jié)束了。