水位控制系统文档格式.docx

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　　关键词：

MCS-51单片机水塔水位

第一章选题的意义和目的

液位控制的稳定与否，是关系到生产安全的重要因素之一。

例如锅炉液位太高，易使供出的蒸汽带水，高温高速的蒸汽水珠会损坏后工段的工艺设备；

而液位太低，有造成锅炉烧干的危险。

怎样把锅炉液位较好地稳定在一个波动较小的位置上，关键在于液位控制方案的选择。

本文介绍的基于单片机的液位控制系统，确保水位自动控制装置可靠动作，能够可靠地为用户提供日用水，而且具有保护设备、自动化程度高、造价低等，本系统结构紧凑、性能可靠、抗干扰能力强、运行效果良好，加之成本不高，非常适用于大量的

工业和日用水的供水，具有广阔的市场前景。

水位控制系统电路要达到一下要求：

1）设置水位检测开关，当水位达到某种状态时，可以自动控制电动机的启停。

2）当水位从H1上升到H3时，首先检测出水位是上升状态，M1停止，M2开启。

3）当水位从H4下降到H2时，首先检测出水位是下降状态，M1开启，M2停止。

4）水位高于H4时，电动机均停止

5）水位低于H1时，电动机均开启

6）当有电动机出现故障，有其他电动机可以继续接替工作

7）电动机功率为10kW。

第二章PLC技术现状和发展趋势

2.1单片机的功能特性

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

AT89S52具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

引脚结构：

图表1引脚结构

VCC:

正常操作时接+5V电源

VSS:

接地

P0口：

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；

在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。

在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。

在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下图表1所示。

在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

表格1

引脚号

第二功能

P3.0

RXD（串行输入）

P3.1

TXD（串行输出）

P3.2

（外部中断0）

P3.3

（外部中断1）

P3.4

T0（定时器0外部输入）

P3.5

T1（定时器1外部输入）

P3.6

（外部数据存储器写信号）

P3.7

（外部数据存储器读信号）

特殊功能寄存器：

特殊功能寄存器（SFR）并不是所有的地址都被定义了。

片上没有定义的地址是不能用的。

读这些地址，一般将得到一个随机数据；

写入的数据将会无效。

用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”。

由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能，复位后，这些位都为“0”。

定时器0和定时器1：

在AT89S52中，定时器0和定时器1是两个16位加1的计数器。

T0有两个8位专用寄存器TH0和TL0。

T1由TH1和TL1组成，由专用寄存器TMOD设置和TCON控制。

RST:

复位输入。

晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。

程序存储器：

如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。

对于89S52，如果EA接VCC，程序读写先从内部存储器（地址为0000H～1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：

2000H-FFFFH。

数据存储器：

AT89S52有256字节片内数据存储器。

高128字节与特殊功能寄存器重叠。

也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。

当一条指令访问高于7FH的地址时，寻址方式决定CPU访问高128字节RAM还是特殊功能寄存器空间。

直接寻址方式访问特殊功能寄存器。

中断：

AT89S52有6个中断源：

两个外部中断（INT0和INT1），三个定时中断（定时器（0、1、2）和一个串行中断。

这些中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效（如表格4）。

IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。

如表5所示，IE.6位是不可用的。

对于AT89S52，IE.5位也是不能用的。

用户不应给这些位写1。

它们为AT89系列新产品预留。

定时器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或逻辑触发。

程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。

实际上，中断服务程序必须判定是否是TF2或EXF2激活中断，标志位也必须由软件清0。

定时器0和定时器1标志位TF0和TF1在计数溢出的那个周期的S5P2被置位。

它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。

然而，定时器2的标志位TF2在计数溢出的那个周期的S2P2被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。

表格4中断允许控制寄存器（IE）

（MSB）（LSB）

EA

－

ET2

ES

ET1

EX1

ET0

EX0

中断允许控制位＝1，允许中断

中断允许控制位＝0，禁止中断

符号

位地址

功能

IE.7

中断总允许控制位。

EA=0，中断总禁止；

EA=1，各中断由各自的控制位设定

IE.6

预留

IE.5

定时器2中断允许控制位

IE.4

串行口中断允许控制位

IE.3

定时器1中断允许控制位

IE.2

外部中断1允许控制位

IE.1

定时器0中断允许控制位

IE.0

2.2小型浮球开关

小型浮球液位开关是一种结构简单，使用方便的液位控制零件，它设有复杂的电路，不会受到干扰，

只要材质选择正确，任何性质液体、压力、温度皆可使用。

液体介质性质与浮球关系：

1.液体比重不同时，浮球的动作位置将会有所变动，一般SG比水小时，浮球浸在液体中部分将相对增多。

2.浮球开关产品参考比重以水（SG=1）所以使用时在选用浮球时须考虑液位的比重SG，一定大于浮球规格所标示，

　　否则，浮球开关无法浮动。

3.粘度高不会干涸的液体，一般应选用外径较大的浮球。

4.浮球开关是使用磁铁来感应磁簧开关，因此被测液位应无铁屑，否则会影响浮球队开关的动作。

用途：

　　小型浮球液位开关专门用于各种中小型常压和受压储液罐的液位检测、现场指示信号远传、液位报警，可适用于各种卫生、有毒、腐蚀性介质及爆炸性气体危险场所。

有多种安装形式，适用于各种形式的容器。

　　产品分类说明

　　系列组合形式特点

　　塑胶类全PP材料无毒辣,食品级,适用于水类介质的食品,家电等产品

　　PP+NBR浮球可耐较高温度,比重低,适用于油类介质

　　PVDF耐温120度，耐酸碱腐蚀,结构精巧耐用

　　Teflon产品寿命长、可靠性好，耐压能力更强，适用范围广。

应用于大多数油类，在水中具有良好的稳定性。

　　不锈钢类全不锈钢使用寿命长,耐较高温,使用于水和油及弱酸碱环境

　　全不锈钢（耐高温）耐温达200度,适用于油类高温环境

　　不锈钢+PP浮球无毒,食品级,适用于特定杆长的水类介质产品

　　不锈钢+NBR浮球可耐较高温度,比重低,适用于特定杆长的油类介质产品

2.3交流接触器工作原理

在电器控制电路中，分为控制电路和主电路。

交流接触器是常被用来接通或断开电动机或其他设备的主电路。

每小时可以开闭数百次。

在电路中，常与按钮配合使用。

1、选用要点

（1）按接触器的控制对象、操作次数及使用类别选择相应类别的接触器。

（2）按使用位置处线路的额定电压选择。

　　（3）按负载容量选择接触器主触头的额定电流。

　　（4）对于吸引线圈的电压等级和电流种类，应考虑控制电源的要求。

　　（5）对于辅助接点的容量选择，要按联锁回路的需求数量及所连接触头的遮断电流大小考虑。

　　（6）对于接触器的接通与断开能力问题，选用时应注意一些使用类别中的负载，如电容器、钨丝灯等照明器，其接通时电流数值大，通断时间也较长，选用时应留有余量。

　　（7）对于接触器的电寿命及机械寿命问题，由已知每小时平均操作次数和机器的使用寿命年限，计算需要的电寿命，若不能满足要求则应降容使用。

　　（8）选用时应考虑环境温度、湿度，使用场所的振动、尘埃、化学腐蚀等，应按相应环境选用不同类型接触器。

　　（9）对于照明装置适用接触器，还应考虑照明器的类型、起动电流大小、起动时间长短及长期工作电流，接触器的电流选择应不大于用电设备（线路）额定电流的90%。

对于钨丝灯及有电容补偿的照明装置，应考虑其接通电流值。

　　（10）设计时应考虑一、二次设备动作的一致性。

　　1　用途的分类

　　接触器是一种自动化的控制