利用压力传感器实现液位控制..doc

1课程设计任务书 题　目 利用压力传感器实现液位控制 学生姓名 学号 班级 0810-1 专业 电气工程及其自动化 承担指导任务单位 指导教师 姓名 是否制作实物 否 一、主要内容 利用压力传感器设计液位控制系统，液位达到上限处，停止注水，液位低于下限，开始注水。 二、基本要求 1. 实现基本功能 2．完成3000字设计报告 三、主要技术指标（或研究方法） 1. 选用AT89C51单片机 四、应收集的资料及参考文献 压力传感器 AT89C51单片机 教研室主任签字 时　间 　2011年12月28日 2 概述 2.1 系统组成框图 利用单片机和传感器构建一套完整的液位自动控制系统。可根据需要设定液位，同时具备报警功能 系统原理图如图2-1： 压力传感器采集到压力信号传送给信号处理模块,它与单片机通信测出液位的高低，经过线性化处理后发给继电器电路，控制继电器的通断及发光二极管的亮灭。 2.2 压力传感器实现液位控制原理及特性 压力传感器简介：压力传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应。 的基本原理基于单片机实现的液位控制器是以AT89C51芯片为核心，由传感器A／D转换、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)底部变化，传感器在接收到信号后，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0～5 V标准信号，送入A／D转换器，A／D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，并进行处理，根据设定要求控制输出。 压电传感器的重要特性就是压电效应，即某些电介质物体，在沿一定方向对其施加压力和拉力而使之变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上就会产生电荷；当将外力去掉后，它们又重新回到不带电的状态的现象。 3 压力传感器实现液位控制系统的单元电路介绍 3.1 单片机的介绍 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示： 图3-1 AT89C51实物图 图3-2 AT89C51管脚分布 单片机引脚功能说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的