水箱自动控制系统设计原理图及程序.doc

课程:创新与综合课程设计

电子与电气工程学院
实践教学环节说明书
题目名称水箱水位自动控制装置
学院电子与电气工程学院
专业电子信息工程
班级
学号
学生姓名
起止日期 13周周一~14周周五
水箱液位控制系统是典型的自动控制系统,在工业应用上可以模拟水塔液位、炉内成分等多种控制对象的自动控制系统。
本次课程设计思路是以单片机为控制中心,对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。通过按键设置水位传感器的位置,在水龙头及阀门的各种开度下,通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。
一、设计题及即要求
1、设计并制作一个水箱水位自动控制装置,原理示意图如下:
2、基本要求:设计并制作一个水箱水位自动控制装置。
(1)水箱 1 的长×宽×高为 50 ×40 ×40 cm;水箱 2 的长
×宽×高为 40× 30 ×
40 cm(相同容积亦可) ;水箱 1 的放在地面,水箱 2 放置高度距地 -。
(2) 在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变,
误差≤1cm。
(3)水箱 2 中要求的水位高度及上下限可以通过键盘任意设置;
(4)实时显示水箱 2 中水位的实际高度和水泵、阀门的工作状态。
3、发挥部分:
(1) 在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变,
误差≤ cm。
(2)由无线远程控制器实现基本要求,无线通讯距离不小于 10 米。远程控
制器上能够同步实现超限报警显示。
(3)其他创新。
二、设计思路:
以单片机为控制中心,对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。通过按键设置水位传感器的位置,在水龙头及阀门的各种开度下,通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。
原理框图:
水泵
显示
按键
电机驱动模块
单
片
机
电源
水位传感器
三、系统结构
1、控制模块:本次课程设计采用控制模块是AT89C51单片机。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
2、水位测量仪
由于各种原因,本设计没有用水位测量仪。而是用廉价的土壤湿度检测仪代替。在精度方面,本次课程设计做的不是很好,因为湿度测量仪不能设计对液面的精确控制。但是不影响本次课程设计的最终结果。
3、电机驱动模块
电机驱动模块电路图:
恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N
L298是SGS公司的产品,比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N,内部同样包含4通道逻辑驱动电路。可以方