1、保定科技职业学院毕业论文（设计）I目 录目 录 .I摘要 .II前言 .1第一章 系统总体方案 .2第二章 系统设计 .221 原理框图 .222 工作原理 .223 硬件设计 .225 传感器 .327 液位显示电路 .428 AD 转换电路及控制输出 .429 软件设计 .5291 键盘程序 .5292 转换子程序 .6总结 .7参考文献 .8致 谢 .9保定科技职业学院毕业论文（设计）II摘要随着微电子工业的迅速发展，压力传感器广泛应用于生活生产中，为了使学生对压力传感器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，本文通过介绍一种基于压力传感器实现的液位控
2、制器的设计方法，该控制器以单片机为核心，通过外围硬件电路来达到实现控制的目的。可根据需要设定液位控制高度，同时具备报警、高度显示等功能，由于增加了气体压力传感器，使其具有与液面不接触的特点，可用于有毒、腐蚀性液体液位的控制。另外，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。关键字：单片机，压力传感器。SummaryAlong with the rapid development of the microelectronics industry, pressure sensor is widely appli
3、ed in life, in order to make students in the production of pressure sensor is deeper understanding. Through comprehensive analysis of the choice of microcomputer intelligent level controller as research project, this paper introduces a kind of pressure sensor based on level controller design method,
4、 the controller based on singlechip, through the peripheral hardware circuit to realize the aim of control. According to need to set the level control, along with alarm, high altitude display function, due to the increased gas pressure sensor, which does not contact with liquid surface, poisonous, c
5、orrosive liquid level control.In addition, liquid level control in high-rise residential towers level control, sewage treatment equipment and poisonous, corrosive liquid level control is also widely used. Through the design of the model can be very good extends to specific application cases.保定科技职业学院
6、毕业论文（设计）IIIKey words: SCM, pressure sensor.保定科技职业学院毕业论文（设计）1前言随着微电子工业的迅速发展，压力传传感器已广泛用于生产生活中，在测控领域更是应用颇多，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。此种液面控制器多基于压力传感器实现的液位控制器，该控制器以单片机为核心，通过外围硬件电路来达到实现控制的目的。可根据需要设定液位控制高度，同时具备报警、高度显示等功能，由于增加了气体压力传感器，使其具有与液面不接触的特点，可用于有毒、腐蚀性液体液位的控制，具有较高的研究价值。在 单 片 机 的 应 用 过
7、 程 中 ， 单 片 机 只 是 应 用 系 统 的 一 个 核 心 部 件 ， 为 把 单 片 机 系 统应 用 于 不 同 的 领 域 ， 只 掌 握 单 片 机 的 基 础 知 识 是 远 远 不 够 的 ， 要 想 构 成 一 个 完 善 的 应用 系 统 ， 还 要 熟 悉 执 行 机 构 及 硬 件 接 口 电 路 的 应 用 特 性 ， 同 时 ， 还 应 该 掌 握 系 统 的 结构 布 局 、 印 刷 电 路 板 的 结 构 布 局 及 软 件 的 设 计 技 巧 这 些 书 本 上 学 不 到 的 知 识 ， 因 此 为设 计 出 完 善 的 应 用 系 统 ， 必 须 在
8、 实 际 工 作 中 勤 于 实 践 ， 逐 步 积 累 这 方 面 的 经 验 。本 方 案 要 利 用 Atmel 公司生产的双列 40 脚 AT89C51 芯片，压力传感器是美国SM 公司生产的 5552 型 OEM 压阻式压力传感器，通过设计完成使用压力传感器对液位控制。保定科技职业学院毕业论文（设计）2第一章 系统总体方案利用单片机为控制核心，设计一个对供水箱水位进行监控的系统。根据监控对象的特征，要求实时检测水箱的液位高度，并与开始预设定值做比较，由单片机控制固态继电器的开断进行液位的调整，最终达到液位的预设定值。检测值若高于上限设定值时，要求报警，断开继电器，控制水泵停止上水；检
9、测值若低于下限设定值，要求报警，开启继电器，控制水泵开始上水。现场实时显示测量值，从而实现对水箱液位的监控。第二章 系统设计21 原理框图原理框图如图 1 所示。22 工作原理基于单片机实现的液位控制器是以 AT89C51 芯片为核心，由键盘、数码显示、AD转换、传感器，电源和控制部分等组成。工作过程如下：水箱(水塔)液位发生变化时，引起连接在水箱(水塔)底部的软管管内的空气气压变化，气压传感器在接收到软管内的空气气压信号后，即把变化量转化成电压信号；该信号经过运算放大电路放大后变成幅度为 05 V 标准信号，送入 AD 转换器，AD 转换器把模拟信号变成数字信号量，由单片机进行实时数据采集，
10、并进行处理，根据设定要求控制输出，同时数码管保定科技职业学院毕业论文（设计）3显示液位高度。通过键盘设置液位高、低和限定值以及强制报警值。该系统控制器特点是直观地显示水位高度，可任意控制水位高度。23 硬件设计液位控制器的硬件主要包括由单片机、传感器(带变送器)、键盘电路、数码显示电路、AD 转换器和输出控制电路等。24 单片机单片机采用由 Atmel 公司生产的双列 40 脚 AT89C51 芯片，如图 1 所示。其中，P0口用于 AD 转换和显示；P1 口连接一个 35 的键盘；P2 口用于控制电磁阀和水泵动作；P3 口用于上、下限指示灯，报警指示灯以及用于读写控制和中断等。图 2 是AT
11、89C51 芯片的引脚功能说明。25 传感器传感器使用 SY 一 9411LD 型变送器，它内部含有 1 个压力传感器和相应的放大电路。压力传感器是美国 SM 公司生产的 5552 型 OEM 压阻式压力传感器，其有全温度补偿及标定(O70)，传感器经过特殊加工处理，用坚固的耐高温塑料外壳封装。其引脚分布如图 3 所示。1 脚为信号输出(一)；2 脚为信号输出(一)；3 脚为激励电压；4 脚为地；5 脚为信号输出(+)；6 脚为信号输出(+)。在水箱底部安装 1 根直径为 5 mm 的软管，一端安装在水箱底部；另一端与传感器连接。水箱水位高度发生变化时，引起软管内气压变化，然后传感器把气压转换
12、成电压信号，输送到 AD 转换器。26 键盘电路保定科技职业学院毕业论文（设计）4P1 口作为键盘接口，连接一个 44 键盘。结构上采用行列方式，可定义键盘布局。结构如图 4 所示。27 液位显示电路液位显示采用数码管动态显示，范围从 0999(单位可自定)，选择的数码管是 7 段共阴极连接，型号是 LDSl8820。在这里使用到了 74LS373，它是一个 8 位的 D 触发器，在单片机系统中经常使用，可以作地址数据总线扩展的锁存器，也可以作为普通的 LED的驱动器件，由于单独使用 HEF4511B 七段译码驱动显示器来完成数码管的驱动显示，因此 74LS373 在这里只用作扩展的缓冲，图
13、5 是显示电路的原理图。保定科技职业学院毕业论文（设计）528 AD 转换电路及控制输出AD 转换电路在控制器中起主导作用，用它将传感器输出的模拟电压信号转换成单片机能处理的数字量。该控制器采用 CMOS 工艺制造的逐步逼近式 8 位 AD 转换器芯片 ADC0809。在使用时可选择中断、查询和延时等待 3 种方式编制 AD 转换程序。图6 是 AD 转换部分原理图，在接线时先经过运算放大器和分压电路把传感器输出的电流信号转换成电压信号，然后输入到 AD 转换器。控制输出主要有上下限状态显示、超限报警。另外在设计过程中预留了串行口，供进一步开发使用。29 软件设计液位控制器模型的软件设计框图如图 7 所示。 保定科技职业学院毕业论文（设计）6291 键盘程序由于键盘采用的是 44 结构，因此可使用的键有 16 个，根据需要分别定义各键，09 号为数字键，1015 号分别是确定键、修改键、移位键、加减键、取消键和复位键。程序如下：保定科技职业学院毕业论文（设计）7292 转换子程序A/D 转换子程序如下：值得注意的是，在用汇编语言编写控制器程序时，相对会比较麻烦，如果用 C 语言编写程序会简单很多，这里就不再做具体说明。
