单片机和MCGS的双容水箱液位控制系统设计+电路图+程序(2)
3.2.3 STC89C51单片机的引脚介绍 8
3.2.4 STC89C51单片机最小系统 10
3.3 液位传感器 11
3.3.1 液位传感器的选型 11
3.3.2 液位传感器的接线图 11
3.4 A/D转换 11
3.4.1 A/D转换器的选型 11
3.4.2 ADC0809芯片的引脚介绍 12
3.4.3 ADC0809与单片机的接口电路 13
3.5 键盘电路 14
3.6 单片机可编程并行I/O接口8255A芯片扩展 15
3.6.1 I/O口扩展芯片的选型 15
3.6.2 8255A芯片的引脚功能 15
3.6.3 单片机I/O接口8255A芯片扩展 16
3.7 D/A转换 17
3.7.1 D/A转换器的选型 17
3.7.2 DAC0832芯片的引脚功能 17
3.7.3 单片机与DAC0832的接口电路 18
3.8 执行机构 19
3.8.1 电动调节阀 19
3.8.2 水泵 19
3.9 LED数码管显示 19
3.10 报警电路 21
3.11 RS-232串行通信模块 22
3.12 电源模块 23
4 下位机软件设计 24
4.1 主程序流程图 24
4.2 A/D转换子程序 25
4.3 键盘子程序 25
4.4 D/A转换子程序 27
4.5 上下限报警子程序 28
4.6 数码管显示子程序 29
4.7 PID控制子程序 30
5 下位机系统仿真 32
6 上位机MCGS组态软件 34
6.1 MCGS设计的控制系统 34
6.2 MCGS设计的控制程序 36
7 总结 38
致谢 38
参考文献 40
附录A 系统电路图 42
附录B 单片机程序 43
1 绪论
1.1 研究背景与意义
随着科学技术的发展以及人民生活质量的提高，液位控制系统逐渐成为人民生活以及工业生产过程中的不可或缺的部分。在实际生活中对居民生活用水的供给，在实际生产中对食品果饮的加工，以及在工业生产过程中都需要对水箱液位进行适当的控制。通过对水箱液位进行检测及控制器的利用，可以更加精确地对被控对象进行控制，从而提高生产效率以及产品的质量。此外，液位过低会烧坏容器，引起安全隐患，液位过高则会溢出，因而对液位进行适当的控制还是保障生产安全的必不可少的措施。
在双容水箱液位的控制中，将上、下水箱串级连接，进水首先进入上水箱，上水箱的水作为扰动量流入下水箱，然后从下水箱再流入储水箱，储水箱的水可以通过两个水泵分别抽水送到上、下水箱中[1]，其进水量可以通过改变电动调节阀开度进行控制。整个过程为双回路控制，使用两个51单片机分别对上、下水箱的液位进行控制。
液位控制在工业生产中的应用有着重大的意义。在实际生产中，液位控制的的精确性和稳定性将会影响工业生产中的效益和安全。所以，对水箱液位进行适当的控制可以更好地保障安全、增加效益。
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国外发展现状
1.2.2 国内发展现状
1.3 本设计的主要任务
本文主要研究双容水箱液位控制系统，采用PID算法对水箱液位进行精度较高的控制，它在用水食品加工、溶液过滤、化工生产等方面均有广泛应用。在本设计中充分利用单片机技术，MCGS技术，计算机控制技术，通讯技术和自动控制技术，以实现对水箱液位的串级控制。