基于单片机的水箱液位监测控制系统设计论学士学位论文.doc

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1、摘 要液位监测系统在很多的地方都会用到，例如在工厂的生产当中，液位控制是否得当就会影响生产产品的质量和美观，在生活当中，我们离不开水的利用，常常需要对水箱或水塔水位的监测，液位监测系统也与我们的生活息息相关，它关系着我们生活的品质和效率，所以我们要对液位进行连续的监测和控制。本文的设计的是利用AT89C51单片机实现对水箱液位监测，通过分析领域条件下，在其系统中通过液位变送器获取信息（4-20mA），其采集电流太小而不容易测量，所以需要用放大电路对其放大，通过处理后，由模数转换变换为二进制数传入单片机，它可以对数据进行实时的处理。并在本文的软件设计当中介绍了本次系统的电路原理图和软件编写时所需

2、的流程图，然后通过显示电路把采集到的液位高度值显示给我们。最后通过Keil C51软件编写出本次系统所需要的程序，同时在Proteus软件里进行仿真，实现了对液位监测。通过该设计的运用，满足了间接测量，自动的控制及其管理的目的。关键词：单片机；液位控制；Proteus仿真AbstractLiquid level monitoring system are used in many places, such as in the production of the factory, liquid level control properly will affect the production o

3、f products, the quality and appearance, in the life, we can use of water, often need to the water tank or water tower water level monitoring, liquid level monitoring system is closely related with our life, it relates to the quality and efficiency of our lives, so we have to continuously monitor and

4、 control the liquid level.The design is implemented by AT89C51 SCM of water level monitoring, through the analysis of field conditions and in the system through the liquid level transmitter (20mA) to obtain information, the current collection is too small and not easily measured, so it is necessary

5、to amplifier circuit for amplifying the, through processing, by the modulus transform as a binary number of incoming MCU, it can real time of data processing. And in the design of software in this article introduced flow chart of the system circuit schematic diagram and software compiling, and throu

6、gh the display circuit the collected liquid height values are shown to us.At last, the program of the system is written by C51 Keil, and the simulation is carried out in the Proteus software, and the liquid level monitoring is realized. Through the application of this design, it can meet the indirec

7、t measurement, and the purpose of the control and management.Keywords：SCM; liquid level control; Proteus simulation目 录第一章 绪 论11.1 课题研究目的及意义11.2 国内外研究及发展现状11.3 课题研究方案2第二章 液位检测技术及工作原理42.1 液位检测技术的概述和传感器种类42.2 传感器选型及其工作原理5第三章 系统的硬件电路设计73.1 单片机73.2 前置放大器电路83.3 A/D转换器电路93.4 晶 振113.5 看门狗电路123.6 键盘电路133.7 显

8、示电路14第四章 软件设计164.1 软件结构流程图164.2 显示计算174.3 Proteus仿真及结果17第五章 总 结19参考文献20谢 辞27第一章 绪 论在现代化的生产中的每个生产细节中都会运用到对水位高低的监测，随着技术的发展，我们对它的精度要求也越来越高了，而且还要适应于不一样的环境里面，例如高温、高压、强腐蚀等环境，其中它的精度也影响着工业生产的质量，所以液位监测控制系统对于我们工业生产当中起着很大重要的作用，对这个系统的研究也慢慢的得到我们重视。液位的监测和控制是以物理学、控制理论、电子技术、硬件所结合的一门自动化技术，也是随着适应现代工业生产而运应而生的产物。自从计算机技

9、术在二十世纪九十年代在我国得到很快的发展之后，性能不断提高，计算机技术也广泛的运用于我国工厂的生产里面，使我们国家的工业生产省出很多人力和生产出的产品更加优质，同时随着科学技术的发展，一些高精度的液位变送器也随之出现，增强了我们对液体的测量水平。例如本文介绍的单片机技术在大规模集成电路的发展后，单片机技术变得更加的完美，它具有强大的应用手段、低成本、体积小等特点，其强大的性价比和便宜的控制手段吸引着越来越多的客户，计算机的发展也提供给我们更多的控制方式，同时也提高了控制的效率和精度。1.1 课题研究目的及意义本课题来自于现实的生产当中，液位是各个行业生产中很重要的被控参数。在实际生产中，监测与

10、控制的精度直接关系着我们的生产水平、成本、经济收益和设备的安全系数。那么，对液位监测系统的研究和开发在生产当中就显得非常的重要和关键。本课题是基于单片机实现对水箱里水的高度的控制，不仅对于工厂各种环境有着很好的适应性，而且还能进行远距离传输，随时对液位进行计算机控制，这样很大程度上减小人工方法的失误，同时也提高在工厂生产过程里的安全性和效率，而且也能对液位这个参数也能进行了精确且智能的监测。1.2 国内外研究及发展现状液位监测控制系统在我国虽然起步比较晚，但是随着我国经济的快速发展，国家增加了各个基础行业的金钱投入，相应的技术也得到了很大的发展。例如在上海星伸仪表有限公司生产的UYB-2000

11、系列射频电容物位计，不仅测量液体变化的精度达到，而且探头的对温度、压力适应范围也非常的大，同时其变送器在工作当中能够正常使用在电导率不低于10-3s/m的工作环境当中，其功能非常的强大。另外在上海自动化仪表五厂所生产的UYZ-5002电容式液位变送器、RF-9400型物位计也相当的出色，量程精度能够达到0.30.5%，通过并达到国际测试的各项指标，在国际上取得承认。目前，我们国家的变送器的市场集中度较高，主要技术都聚集在北上广等发达城市，但是在整个市场来说占主导地位的是以美国DREXELBROOK公司、日本松岛等公司为代表的国外品牌产品，据统计，全世界的工厂正在使DREXELBROOK公司的液

12、位传感器达到三万多个。与这些发达国家相比，他们起步早，资金雄厚，在早期积累了很多各个方面的经验，例如在美国，在早期就投入大量的资金和人力，现在生产出的变送器不仅功能完善、性能可靠、自动化程度高，而且相对国内精度高上许多。在美国的DREXEALBROOK公司研发Universall液位变送器精度达到0.1%，量程达到3000pF，并且能够通过通信协议与其他的变送器仪表组成网络，实现整体的控制1。近些年来，经过一些科研人员的不懈努力，技术得到不断的提高和成本的下降，使我国的产品在国际上市场的份额也越来越高，从2005年的19%左右提高到41%左右。同时我国经济的飞速发展，刺激着工业自动化的增长，给

13、变送器行业提供了更大的舞台。液位检测控制技术在未来的工业发展当中一定会朝着高精度、集成化的发展，除了能消除粉尘、强腐蚀等恶劣环境对检测的影响外，还要能实现通讯协议更加齐全、稳定性越来越高等。1.3 课题研究方案研究方案如图1-1所示，在这个系统中用到的是以AT89C51单片机为控制基础，其外围有信号采集、处理、显示等组件。其具体的研究方案为液位变送器在0-10m内进行连续测量，并且要求测量精度达到0.5%。当液位发生变化时，液位变送器可将液位的变化线性的转成4-20mA的直流信号送入前置运算放大电路中，经过前置运算放大电路对直流信号进行处理，使4-20mA的电流线性的转变为0-5V的电压，然后

14、通过A/D转换器把液位变送器采集到的数据转化成系统可识别的二进制数字。并在系统中设计复位、晶振、键盘以及显示等电路与单片机相连接，其中复位电路是在运行故障时进行复位，使系统恢复正常的工作，在整个系统的工作当中需要晶振提供工作时所需的脉冲信号。经过一系列的计算之后，把变送器采集到的液位高度以数字的方式表现到LED显示屏中，其中键盘电路可以在系统的运行当中设置参考液位值，并能够实现功能的切换和加减的操作，从而达到对水高度变化的连续监测，并把监测到的高度数值显示到显示数码管上。图1-1 系统结构框图第二章 液位检测技术及工作原理2.1 液位检测技术的概述和传感器种类液位检测是对被测液体的变化量进行监

15、测，它应用于各个行业当中，其液位都是不可或缺的参数，液位高度及变化要被记录下来，以保证生产当中的安全和产品的质量，所以在企业当中，需要对液位的监测及控制。目前，为了适用于各种环境和需求的精度，国内外研究出很多方法和产品，大致有以下的几种方法：（1） 压力式液位传感器压力式液位传感器是采用静压测量的原理，它的测量方法可以分为差压法和压力法，差压法是适用于在密闭的容器中，因为在密闭的容器中或多或少都会保留住气体，那么这些被保留在容器里的气体的压力会随着液位的变化发生改变，然而在敞口的容器中，大多都是采用压力法，不同的液位会给传感器正面不同的压力，受到的压力会被导气不锈钢管传入正压室，其中大气压被传

16、入负压室，以此来背面受到的压力就会被消除。压力式传感器被使用的时候，其被测介质的密度必须要保持均匀，否则会很大的影响测量的精度，其中压力式传感器的功能特点是经济耐用、安装简便、寿命长等特点，在使用时稳定性好，安装的时候接反后它也不会被损害，因为它可以自动的把电流控制在一定范围之内。（2） 超声波液位传感器超声波普遍运用于工业中的贮存容器，如玻璃钢罐、污水储罐等腐蚀性强的被测介质当中，它是利用超声波反射的原理来对介质进行测量的，当发射出去的超声波遇到介质反射回来后通过计算往返是时间来得出被测介质的高度。它的工作性能指标与工作的实际环境有关系，当一些温度不一样时，需要对其进行一些温度补偿，并且在一

17、些高温、高压等的场合中，超声波也不能很好的进行检测，所以超声波检测出来的测量信号可靠性不是很好，但是由于超声波在液体和固体的穿透力很大，这种类型的传感器还在是在军事、医疗等行业中被普遍的运用。（3） 雷达式液位传感器该类型传感器与上述的传感器有很多类似地方，它是运用发射出的电磁波来测量物位的高度，可以用在有毒的环境当中，在测量时无需在容器上开孔，但是雷达式液位传感器信号处理非常复杂，造价也非常昂贵，所以限制了雷达传感器的发展。（4） 电容式液位传感器这种传感器是根据电容感应原理，它是使用金属棒插入被测介质当中去，金属棒和容器壁作为两个级，当液体高度产生改变的时候就会促使两个级之间电容的改变。它

18、主要由液位传感器、发射机和隔离电路构成，实现物理输入转变为相应的电信号输出，实现非电转换，该类型传感器在使用时需要被测介质保持电介质相同，在温度变化的环境中需要对其进行温度补偿，它在一些具有腐蚀性介质、高压等环境中能够正常使用，并且其造价低、安装简单 2。2.2 传感器选型及其工作原理在本次设计里面采用上海星伸仪表有限公司生产的UYB-2000P型电容液位变送器，该变送器不仅精度很高、干扰对其影响小以及功能牢靠等优点外，而且与传统的变送器相比它的线性度好，温度漂移小等优点。其测量原理是运用电容量的变化来测量液体的具体位置，电极和容器的金属壁构成一个电容，如果所测量介质的容器壁为塑料等材料或容器

19、壁为不规则时需要采用辅助电极来测量。变送器在工作的时候的原理是运用一定的频率电压进行激发，如果被测物的介质导电常数一致的时候，所流过的电流会随着液体高度的变化而发生改变（4-20mA）。其结构原理图如图2-1所示。 图2-1 结构原理图其测量原理是： （2-1） （2-2） （2-3）其中是测量水位高度是H=0时的电容量，为检测的时候水的具体高度位置的电容量，是测量液体高度变化后的电容值。是容器里空气的介质常数，为被测液体的介质常数，单位为。为导线和容器壁之间的半径，为导线的半径。由公式（2-1）、（2-2）、（2-3）可知、是恒定不变的参数，那么电容的变化量是随着H的变化而发生变化，是呈线性

20、的关系。由此在这次的设计系统的工作中，只要得出电容值的变化便能测量出液位的具体高度3。第三章 系统的硬件电路设计3.1 单片机在本次的系统中采用AT89C51单片机，它是一种用在低压情况下性能十分强大的八位的微型计算机，由美国公司所制造出来，它和工业标准的指令集及管脚相兼容，它可以灵活运用于各个需要控制的地方当中。在本次的设计中它的工作是对数字量进行处理，并通过与它外接的显示电路把检测到的液位显示出来。另外，它还外接晶振电路、复位电路、键盘电路构成的最小系统。在设计时它的P0口与显示电路相接，由于P0口它的电流过小，所以在设计时需要接一个上拉电阻。其引脚功能及电路图如图3-1。图3-1 AT8

21、9C51引脚及电路图如上图所示，它具有三十二个可编程的输入输出接口、一个全双工串行口、两个十六位字时/计数器、五个中断源，并具有控制能力较强的处理器。它的寻址范围是64K，它的工作特性是寿命长，1000写/擦循环，数据可保留10年，全静态工作是0Hz-24MHz，在工作时需要提供+5V的电压，拥有三级加密程序存储器，其具体的端口功能说明如表3-1所示。表3-1 引脚功能P0口它是具有八位的IN/OUT接口，是双向的，在输送数据的时候，需要写“1”，并且是高阻抗输入，它输出的每一位都可以带动八个逻辑门电路。 P1口具有八位两个方向的IN/OUT接口，它里面有一个上拉电阻器，在用作输入时候，需要写

22、“1”，那么它里面的那个上拉电阻器就会把端口拉到高并会在某一个脚的外面的信号变低后输出，如果它在用作输出的时候它吸取电流可以带动4个门电路。P2口具有八位两个方向的IN/OUT接口，它里面有一个上拉电阻器，在用作输入时候，需要写“1”，那么它里面的那个上拉电阻器就会把端口拉到高并会在某一个脚的外面的信号变低后输出，如果它在用作输出的时候它吸取电流可以带动4个门电路。P3口具有八位两个方向的IN/OUT接口，它里面有一个上拉电阻器，在用作输入时候，需要写“1”，那么它里面的那个上拉电阻器就会把端口拉到高并会在某一个脚的外面的信号变低后输出，如果它在用作输出的时候它吸取电流可以带动4个门电路。RS

23、T它是一个复位端口。ALE/PROG外部程序或数据被访问的时候ALE会输出一个脉冲存住地址的低八位bit并跳过一个信号，就算在不访问外部储存器的情况下ALE这个端口也能输出一个以1/6频率的脉冲。/PSEN它在输出两个脉冲时有效，其是对外部的程序读取指令时的一个信号，当是外部数据被访问的时候，信号不会被产生出来 。EA/VPP当要被访问时必须要经过它的允许，例如在一般情况下会把EA与地相接，因为在EA端保持低电位时CPU就可以访问的地址为0000HFFFFH。XTAT1晶振输入端。XTAT2晶振输出端。在AT89C51单片机中，P3口除了作为一个可编程的输入输出接口外还有另外一个非常重要的作用

24、，其P3口另外一个作用如表3-2所示。表3-2 P3口第二功能P3.0串行输入口P3.4定时计数器0 P3.1串行输出口P3.5定时计数器1 P3.2中断 0P3.6写数据选通P3.3中断 1P3.7读数据写通3.2 前置放大器电路在本次设计中采用的是LM358运算放大器，它在传感器放大、工业控制等场合中是我们常常用到的双运放放大器，在双电源或单电源时都能够对它正常的适用。其引脚功能图如3-2所示。它具有2个输出、4个输入、1个电源、1个接地8个引脚。图3-2 LM358引脚功能图LM358它的参数由表3-3所示。表3-2 LM358参数基极直流45nA输入电压1.5V失调电流50nA共模抑制

25、比80d失调电压2.9mA电源抑制比100dB在本次系统的设计中由LM358所构成的前置运算放大电路是把电容式变送器所采集到的液位信息（4-20mA）经过260的电阻转变为0-5V的电压。其电路图如图3-3所示。LM358里的输出端与模数转换的ANALOPG IN相连接。图3-3 前置放大器电路3.3 A/D转换器电路A/D转换器又叫模数转换器，在这里它是实现把电压值变为单片机能识别的二进制信号。随着技术的发展，大量功能各异的模数转换器也相应的被研发出来，根据它的工作特性可将其为直接型和间接型。在本次系统中采用的是10位串行输出、逐次比较型的模数转换器TLC1549。它具有两个数字输入端，一个

26、片选（/CS）、1个I/O CLOCK端口、1个DATA OUT输出口，其最大误差仅为4.8mV。在工作时具有6个工作模式，其中四个快速模式和两个慢速模式，其中模式一是最常用的工作模式，它是10个时钟周期转换并且片选为高。其具体的引脚功能图如图3-4所示。图3-4 TLC1549TLC1549在工作当中有四种工作模式，在本次设计中，TLC1549采用模式一，模式一为快速工作模式，在这个工作方式当中片选变为高电平，在连续一段时间里每次传输的总是十个时钟脉冲。DATA OUT会随着片选的开始和结束脱离或恢复到高阻态，在DATA OUT恢复到高阻态时是在固定的时间内。其中，在片选上升沿禁止I/O C

27、LOCK端需要一个启动时间和两个内部系统时钟周期4。其时序图如图3-5所示。图3-5 TLC1549模式一时序图在这个模块电路设计如图3-6，其中TLC1549中片选（/CS）端连接到P1.0口上，在数据输出时片选（/CS）为高电位，当片选(/CS)从高电位变为低电位时，器件回到初始的状态，但是在输出寄存器中仍然保存得有上次的结果。I/O CLOCK端口连接单片机P1.1端口上，在软件编程时会使系统产生一个时钟信号。数据输出段（DATA OUT）连接在P1.2口上，经过前置运算放大器处理后的0-5V电压与ANALOG IN端相连接。图3-6 A/D转换电路图上图中运用LM336-5与TLC15

28、49相连接。其LM336功能引脚图如图3-7所示，LM336-5内部是一个恒压源电路，它与TLC1549A/D转换器的REF+引脚和REF-引脚并连，它为TLC1549提供一个5V的基准电压，基准电压其功能是为A/D转换提供了一个绝对电压，和输入的值相比较以确定适当的数字信号输送。图3-7 LM336-53.4 晶 振其设计的电路如3-8图所示，与单片机的晶振输入端和输出端相连接，它是由两个电容和一个振荡器构成，其工作原理是在把交变电压施加到晶片上时，晶片会因为机械变形而震动，而晶片的震动也会产生交变的电压，在这种变化在物理中我们称作是压电效应。单片机工作时必须要有它所提供的脉冲信号，这个信号

29、决定系统工作的速度，在本次设计的系统中设计了一个符合AT89C51单片机标准的晶振频率12MHz。图3-8 晶振3.5 看门狗电路在使用单片机工作过程中，往往受到一些条件的干扰而发生程序读取错误出现死循环等死机的情况，这种情况出现时会导致系统无法正常工作或者更加严重的后果。那么，在系统运行时就需要一个“看门狗”来使系统出现不正常工作时进行重置。“看门狗”工作原理是系统正常工作的时候会向它输送一个脉冲，当单片机死机时，则不会向它输送脉冲，那么“看门狗”就会发送一个信号，让工作恢复正常。在本次设计中的“看门狗”是以IMP813芯片为核心，IMP813芯片在电路中起着计数器重定的工作。假如在1600

30、ms内 “看门狗”定时器没有被触发，那么IMP813引脚WDO将会输出一个低电位。其具体设计的复位电路可以分为：（1）上电复位，上电复位的信号是由触发器产生，在产生时，它会对这个脉冲计时，当计时到达0.14秒后就会由复位发生器输送一个信号，这个信号就会让复位信号无效，若当电压小于4.63V，那么产生的这个脉冲则会使复位信号发生作用。（2）手动复位，IMP813的/MR引脚与地相连，这个引脚在与地相接不超过时会就会有一个复位过程。（3）自动复位，自动复位是IMP813芯片的WDI的端口在1600ms内没有被触发，则WDO引脚就会从高电位变为低电位，时间持续到140ms以上时，系统就会收到一个由I

31、MP813芯片产生的复位脉冲。在电路中WDO端口与/MR端口相连接，IMP813中RST端口与单片机中的复位端口相连接，WDI端口与单片机的端口相连接，系统在正常工作时端口会不断的输出脉冲（软件中实现），如果发生单片机死机时，那么引脚P2.7就会没有脉冲输出，使IMP813的WD在1.6s产生低电平产生复位信号5。具体复位电路由图3-9所示。 图3-9 IMP819电路设计3.6 键盘电路如图3-10所示，在本系统中采用三个独立键盘实现功能的切换和上下限加减的设置。其SW1、SW2、SW3分别于单片机P2.2、P2.1、P2.0相连接。图3-10 键盘键盘有两种类型，一种是编码的按键，另一种是

32、非编码的按键，其中非编码按键是通过指令编程来实现它的具体功能。在单片机的使用中，我们都是使用的是非编码的键盘，键盘与单片机之间是为线与的关系，在软件编程过程中需注意按键的消抖，以保证按键能正常的操作。3.7 显示电路在单片机的显示电路中常常用到LED（数码管显示）和LCD（液晶显示），然而由于LED显示寿命长、结构简单、耗能小等特点而被广泛的运用在各个行业之中。如图3-11所示，LED数码管为8段码数码管，其8段为a、b、c、d、e、f、g、DP，在8段的数码管当中它具有10个端口，每个对其显示段都与其端口相对应，除了控制显示段的8个端口外还有两个公共端（KK或AA）。在我们用到的LED显示中

33、，接线方式无非是共阳极就是共阴极，共阳极是把正极连接在一起，用负极来控制其亮灭，其共阴极接法与共阳极接法相反。图3-11 LED数码管在本设计中采用共阴极接线方式，并实现动态显示，这种显示效果和电视的显示原理相同，其是利用在短时间内快速的更换播放内容来以此实现，让人们的视觉产生所以数码管都在变化错觉，它是用把LED的8个数码段都一起连接，但是每个LED公共端口COM都是由I/O线单独控制，在轮流控制各个LED的COM端口，让LED轮流的点亮。同时在设计显示电路时需要对电阻的计算，其计算方法为： （3-1）其中U为驱动电压，单位为，为LED正常亮度时的压降，单位为，为LED正常点亮时的工作电流（

34、10mA-15mA），单位为。由公式（3-1），可算得电阻为： =57.5式中U为5，为2.7（二极管2、三极管0.7），为10mA，因为采用4个数码管，所以为40mA了保证LED数码管在显示时不至于由于电流过大而烧坏，在电路中采用100电阻。在三极管与单片机所连接时也需要电阻，其电阻计算方法为： （3-2） （3-3）其中为320（408），为0.7，U为5，取为100，那么由公式（3-2）、（3-3）可算得电阻为： =3.2mA =1343.75在显示的设计当中，选取电阻为1500，其设计电路如图3-12。其数码管接口与口相连接，、分别与单片机P2.3、P2.4、P2.5、P2.7相连接。

35、图3-12 显示电路第四章 软件设计软件设计在单片机的运用中起着至关重要的作用，它是根据我们所需的目标产品而编写的指令。在软件的设计中，不仅需要对单片机进行编程，而且与单片机所连接的外围芯片也需要进行编程。所以说一个单片机的开发，如果要正常的运行并实现某种功能都必须需要一个完善的程序去发送命令并执行。例如在本系统当中，就需要运用Keil uVision4对系统主程序、数模转换、液位显示等进行编程，其中主程序是本次设计系统的最关键的地方。4.1 软件结构流程图软件流程图是在软件设计中开始的第一步，也在设计中的思路，它是包含的有软件设计的功能、总体框架及其每个模块的设计等内容。在本次设计中，因为采

36、用的是TLC1549串行A/D输出，所以在编程过程中不允许在中断里打断，其中显示部分的中断时间为5ms，实现4个LED灯的动态显示，其具体的软件结构流程图如4-1图所示。图4-1 软件流程图4.2 显示计算在本次设计的系统中，当液位(0-10m)的变化时，电容式变送器会输出一个5mA-20mA的直流，经过前置运放电路会把5mA-20mA的电流转变为0-5V的电压并输入10位串行输出的TLC1549芯片中。因为变送器输送的电流是线性变化的，那么将读取的数字量转换成液位值的标度变换是： （4-1） （4-2） （4-3）其中V为传入A/D转换的电压，单位为伏特（V）；为运算放大电路中的电阻，单位为

37、欧姆（）；I为电容式液位变送器采集液位信息后输出的电路，单位为毫安（mA）；为LM336提供的稳压电压，单位为伏特（V）；H为液位的高度，单位为米（m）。4.3 Proteus仿真及结果Proteus由Lab Center Electronics开发的电子设计自动化软件，可以实现从原理图布局、系统与外接电路的协同仿真，到目前为止它是唯一一个能实现单片机仿真在电脑上实现的平台。在本次设计的Proteus仿真中，由于在Proteus软件库中没有TLC1549A/D转换芯片，所以在仿真及编程时以TLC2543A/D转换芯片代替，TLC2543与TLC1549功能基本相似，唯一不同的是TLC2543它

38、是一个12位串行输出的数模转换器。为了在仿真图中接线的简便与更加能够智能的体现出液位的变化，在运用Proteus仿真时在硬件设计的时候加上了LCD1602液晶显示，其LCD1602是一个162的工业字符型液晶显示，它只能显示数字、符号、字母。在运用KIEL C51软件对其编程时，需要根据LCD1602的时序图进行编程。在仿真时其实就是利用Proteus软件与Keil uVision4软件进行联合仿真，其具体操作是首先在Proteus软件中的ISIS程序中把电路所需要的元件找出来并连接起来，然后再通过Keil uVision4软件中新建工程并编程，所需要的程序编好后点击Keil uVision4

39、软件界面的运行会生成一个XXX.HEX的文件。然后再进入到Proteus界面里，在单片机界面里找到Program File一栏中找到刚才生成的HEX文件便可以进行仿真，在仿真中能对程序的时时调整。其元器件清单如表4-1所示。表4-1 元器件清单LM016L液晶显示屏AT89C51单片机BUTTON按钮CAP电容CAP-ELEC陶瓷电容CRYSTAL12兆晶振POT-HG滑动变阻器TLC2543A/D转换器RES电阻RESPACK-8排阻74HC573锁存器7SEG-MPX4-CC4位数码管运用Proteus软件进行仿真时，运用滑动变阻器来代替液位变化，其具体的接线原理图如图4-2所示。图4-2

40、 Proteus仿真图经过Keil C51软件编程并进行仿真，在Proteus软件的环境下该系统能够正常的进行操作，当滑动变阻器在的变化时，液晶显示屏能够随着滑动变阻器的变化而变化（0-10m）。其按键也能够实现功能的切换及其加减的控制。第五章 总 结本文主要介绍了运用单片机控制在液位监测控制的运用，充分的体现出单片机在工业控制中的强大功能。在本次设计中主要分为硬件和软件两个部分，在硬件中介绍了AT89C51单片机的基本用法以及各个引脚的功能、A/D转换的工作原理、复位电路工作原理、前置运放电路的设计、显示电路及其按键电路等外围电路的设计。在软件部分中，首先介绍了软件流程图在整个软件设计中起到

41、的关键作用，再根据各个软件的时序图和所需要实现的功能运用keil C51软件进行编程，使整个系统能够正常的工作和更好的能够实现人机对话。整个软件编程可以分为三个部位（主程序、液晶显示、A/D转换），其中主程序是本次设计系统的关键，在对主程序的编程中，实现对其的初始化和模拟量转变为具体液位高度的计算以及按键功能的控制，并通过Proteus仿真软件中对其进行具体的仿真和操作。通过这次毕业设计，不仅让我重新拾起以前遗忘的知识，而且把以前学习的数电、模电、单片机等相关的知识加深并融会贯通。同时在查阅文献的过程中，也让我开阔了视野，认识到在工业控制当中遇到一个问题可以有很多中的解决方法，也让我认识到自己

42、的不足和各个学科的重要性以及自然科学的博大精深。在这次毕业设计当中，虽然任务繁重与困难，但是给了我一个知识和实践相结合的学习机会，在提高我知识的同时也挺高了我的动手能力，学会了在单片机设计中运用每个芯片的资料在Altium designer软件中进行原理的绘制和布局和根据不同芯片的时序图进行编程及其在Proteus的仿真。在这一个整个系列工作当中，也让我认识到做每一个设计时首先是需要我们理清思路，遇到困难时不放弃的品质。在这次的设计过程当中，软件编程是我遇到的最大困难，从无从下手到仿真成功让我认识到知识必须要通过实践才能真正的体现出来。从这次的毕业设计当中也让我认识到学习是一个慢慢积累的过程，

43、如同在以后的工作和生活中一样，需要我们去脚踏实地的做事。在本设计当中由于时间仓促，由于设计者能力有限，难免介绍及设计会有一些不详细，希望老师给予指点，我一定会加以改正。参考文献1王鑫.电容式射频导纳物位变送器设计与实现D.华东理工大学.2010.2唐正茂,潘慧. 新型电容式液位变送器的研制J.传感器世界,2007,32(11)：18-20.3张盛,姜振兵. 基于AT89C51单片机的水箱水位检测控制系统设计J.科技广场,2010,14(9)：39-41.4王利军. TLC1549串口传输与单片机的A/D设计J. 国外电子元器件,2007,17(10)：25-28.5白延敏. 51单片机典型系统

44、开发实例精讲.电子工业出版社M.2011，196-200.6郑锋,王巧芝,程丽平,张清鹏. 51单片机典型应用开发范例大全M.中国铁道出版社.2012,187-195.7张德强,武建洁,尹祥国. 电容式液位变送器在水电厂集水井自动控制中的应用J. 东北水利水电,2007,25(11)：50-51.8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(信息与管理工程版),2007,29(3)：39-41.9Junhai Jiang, Zhiguo Xiao.A study on liquid level measurement and control system based on

45、single chip microcompute. Dept.of Computer Science and Technology hangchunniversitJ.2014,(11).10Yan Hong, king of Zhao Chunhua;level selection, design of automatic measurement systemJ; modern instrument;2002.02,10-12. 11Yao Zhendong, Zhu Yong; application of capacitance sensor in liquid level measurement in the world J; sensor; 2011, 70-74. 附 录主程序：#include #include #include #defineucharunsigned char#define uintunsigned intsbit dula=P26;sbit wela=P27;uchar LCD_Buf116=W = 000.0m;uchar code tabledu=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f