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摘要：液位控制是工業(yè)生產(chǎn)活動中普遍應(yīng)用的過程控制，隨著世界自動化水平的進步，它在水塔、民用建筑貯水池、石油化工、工業(yè)設(shè)備、農(nóng)業(yè)設(shè)備、食品、造紙、制藥、汽車等各行各業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。在實際生產(chǎn)應(yīng)用里，液位控制的水平與產(chǎn)品的質(zhì)量息息相關(guān)，所以研究液位控制的超調(diào)量、控制精度、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)、和靈敏度等，對于提高生產(chǎn)質(zhì)量、節(jié)約能源、提高工業(yè)生產(chǎn)效益等都有著重要的現(xiàn)實意義。 本文主要系統(tǒng)采用單片機作為控制器實現(xiàn)液位控制。系統(tǒng)可以設(shè)置水箱液位的給定值，并檢測當(dāng)前液位，并顯示。本文具體設(shè)計了該系統(tǒng)的硬件部分和軟件部分。硬件部分選用STC89C52RC單片機作為控制核心，負責(zé)對其他模塊的控制和數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)采用5463BH數(shù)碼管作為顯示設(shè)備，按鍵作為輸入設(shè)備， HC-SR04超聲波傳感器作為液位檢測設(shè)備。單片機輸出PWM信號控制水泵的轉(zhuǎn)速，用TIP127達林頓三級管驅(qū)動。此外，本文利用Matlab軟件的Simulink仿真工具進行PID仿真測試，確定PID控制參數(shù)。軟件程序部分由主程序、數(shù)碼管顯示程序、超聲波傳感器測距程序、按鍵輸入程序、PID控制程序以及PWM電機驅(qū)動程序等子程序組成。本文從系統(tǒng)方案論證與選擇，所使用的硬件元件的選擇，系統(tǒng)軟件設(shè)計，硬件電路設(shè)計，硬件電路制作等方面，介紹了基于單片機和PID的水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，最終實現(xiàn)了水箱液位的實時顯示以及液位控制，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能達到預(yù)期的效果。 關(guān)鍵詞：單片機； PID；液位測量；PWM
目錄 摘要 Abstract 1. 引言-1 1.1課題研究的背景及意義-1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢-1 1.4 本文的主要工作-3 2 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計-5 2.1 系統(tǒng)設(shè)計方案-5 2.2系統(tǒng)方案選擇-5 3 液位控制系統(tǒng)的仿真設(shè)計-8 3.1 被控對象模型-8 3.2 Simulink仿真及PID參數(shù)整定-9 4 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計-12 4.1 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計-12 4.1.1單片機復(fù)位模塊硬件電路設(shè)計-13 4.1.2 單片機晶振模塊硬件電路設(shè)計-13 4.13 單片機電源電路設(shè)計-14 4.2 超聲波液位傳感器模塊的設(shè)計-14 4.2.1 HC-SR04模塊工作原理-14 4.2.2 HC-SR04測距模塊電路設(shè)計-15 4.3 PWM電機控制模塊設(shè)計-16 4.3.1 TIP127介紹-16 4.3.2 EL817介紹-17 4.3.3 PWM電機控制模塊電路設(shè)計-17 4.4 按鍵模塊設(shè)計-17 4.5 數(shù)碼管顯示模塊設(shè)計-18 4.5.1 5463 BH數(shù)碼管介紹-18 4.5.2 數(shù)碼管顯示模塊電路設(shè)計-18 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計-20 5.1 主程序設(shè)計-20 5.2 數(shù)碼管顯示模塊軟件設(shè)計-21 5.3 PID控制程序設(shè)計-22 5.4 按鍵程序設(shè)計-22 5.5 PWM電機驅(qū)動程序設(shè)計-23 5.6 超聲波傳感器測液位程序設(shè)計-24 6 系統(tǒng)的調(diào)試與運行-25 6.1 系統(tǒng)的調(diào)試-25 6.1.1 硬件調(diào)試-25 6.1.2 軟件調(diào)試-25 6.2 系統(tǒng)的運行-26 參 考 文 獻-31 致 謝-33 |
