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华北科技学院毕业设计

基于单片机的液位控制器设计

设计总说明

1.设计任务来源

液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛

的应用。在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精

度地保持在给定的数值，液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的

控制精度。

对于液位进行控制的方式有很多，而应用较多的主要有2钟，一种是简单的机械式

控制装置控制，一种是复杂的控制器控制方式，两种方式的实现如下：

⑴简单的机械式控制方式。其常用形式有浮标式、电极式等，这种控制形式的优

点是结构简单，成本低廉。存在问题是精度不高，不能进行数值显示，另外很容易引起

误动作，且只能单独控制，与计算机进行通信较难实现。

⑵复杂的控制器控制方式。这种控制方式是通过把电容的变化量变成模拟信号，

经过运算法测量电路、反相比例运算放大电路、A/D模数转换器变换成数字信号传送到

单片机，经单片机控制使数码管显示其液位高度，并调节电动机转动，控制水泵上水，

从而达到控制水箱液位的目的。

针对上述2钟控制方式，以及设计需达到的性能要求，这里选择第二种控制方式。

利用单片机为控制核心设计的一个对供水箱进行监控的系统。根据监控对象的特征，要

求实时检测水箱的液位高度，并与开始预定值作比较，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。检测若高于设定值时要求报警，断开继电

器，控制水泵停止上水，检测值若低于预设定值，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。

液体液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、

自动控制等几项技术紧密结合的产物,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制,

微机控制有以下明显优势:

⑴直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。

⑵在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控

制参数,可以方便的改变液位的上限、下限。

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基于单片机的液位控制器设计

⑶具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监

控计算机上能根据控制效果及时运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高

生产过程的实时性、安全性。

综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。单片机是在

一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。单片机自

问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广

泛。一般,工业控制系统的工作环境差,干扰强,利用单片机控制就能克服这些缺点,因此

单片机在控制领域得到广泛的应用,使用单片机控制液体液位是很好的选择。

使用单片机实现水体液位控制具有较高的实用价值和稳定性好等特点。采用电容式

液位传感器测量水位，可有效保证水位的自动控制，能更好地对水体水位进行自动化控

制,避免了工作人员在现场进行检测操控,方便了人员对液位系统的控制,控制方便且系

统稳定性能好；单片机不仅有体积小，安装方便，功能较齐全等优点，而且有很高的性

价比，应用前景广，同时有助于发现可能存在的故障，通过微机实现给水系统的自动控

制与调节，维持稳定系统，保证安全经济运行。本文就是采用8051单片机为核心芯片的

一种水体水位控制系统，具有较高的实用价值和优越性。

2.设计标准

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。

关键词：单片机；水位；控制；报警

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