液位测量控制系统
液位控制系统设计
摘要本文主要设计了一种液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机和模数转换器等硬件系统和软件设计方法,实现具有液位检测报警和控制双重功能，并对液位值进行显示。
本系统是基于单片机的液位控制，在设计中主要有水位检测、按键控制、水位控制、显示部分、故障报警等几部分组成来实现液位控制。
主要用水位传感器检测水位，用六个控制按键来实现按健控制，用三位7段LED显示器来完成显示部分，用变频器来控制循环泵的转速，并且通过模数转换把这些信号送入单片机中。
把这些信号与单片机中内部设定的值相比，以判断单片机是否需要进行相应的操作，即是否需要开启补水泵或排水泵，来实现对液面的控制，从而实现单片机自动控制液面的目的。
本设计用单片机控制，易于实现液位的控制,而且有造价低、程序易于调试、一部分出现故障不会影响其他部分的工作、维修方便、等优点.关键词: 8051单片机; 模数转换；水位控制; 自动控制目录1 前言 (3)1.1课题背景 (3)1。
2国内外研究的现状 (3)1.3使用单片机实现水体液位控制的优点 (4)2 系统硬件设计 (6)2。
1核心芯片8051单片机 (6)2.2液位传感器设计 (9)2.4ADC0809A/D转换器 (13)2.5键盘及显示接口 (16)2。
6自动报警电路 (17)下列二种情况发生系统报警。
(18)1)当水位达到上限极限水位时报警，水位到达上限极限水位时系统发出报警； (18)2）当水位达到下限极限水位时报警，水位到达下限极限水位时系统发出报警 (18)3 系统软件的设计 (19)3。
1软件设计流程图 (19)致谢 (23)1 前言1。
1 课题背景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，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。
液位控制系统演示工程操作说明
液位控制系统演示工程操作说明一、创建工程1、双击桌面中的图标，进入MCGS组态环境工作台，如图1所示。
2、点击图1中的“新建窗口”，出现“窗口0”图标。
3、点击“窗口0”鼠标右键，选择“属性”，按照图2进行设置，则窗口名称变为“水位控制系统”，如图2右图所示。
图2二、画面设计1、在“水位控制”窗口点击菜单中的【工具箱】图标，单击插入元件按钮，打开【对象元件管理】中的【储藏罐】，选择罐17，点击确定。
如图3所示，则所选中的罐出现在桌面的左上角，用鼠标改变其大小及位置。
图32、按照同样的方法，【储藏罐】选中2个罐（罐17，罐53），【阀】选中2个阀（阀58，阀44），1个泵（泵40）。
按图4放置。
图43、选中工具箱中的【流动快】按钮，单击鼠标并移动光标放置流动快。
如图5所示设置流动快。
图54、选中流动块，点击鼠标右键【属性】，按图6设置属性。
图65、添加文字，选中工具箱中的【标签】按钮，鼠标的光标变为“十字”形，在窗口任意位置拖曳鼠标，拉出一个一定大小的矩形。
建立矩形框后，鼠标在其内闪烁，可直接输入“水位控制系统演示工程”文字。
选中文字，鼠标右键【属性】，按图7设置。
图76、点击菜单中的，可变更字体大小。
按图5添加其他文字。
三、MCGS数据对象设置2、单击工作台【实时数据库】按钮，进入【实时数据库】窗口。
单击窗口右边的【新增对象】按钮，在窗口的数据对象列表中，就会增加新的数据对象。
双击选中对象，按图8设置数据对象属性。
图83、按照图9设置其他数据对象属性。
图94、双击【液位组】，存盘属性按图10设置，组对象成员按图11设置。
图10图11四、动画连接（一）水罐动画连接1、在【用户窗口】中，双击【水位控制】，进入窗口后双击水罐1，弹出【单元属性设置】窗口，如图12所示。
图122、单击【动画连接】，选中折线，则出现。
单击按钮进入【动画组态属性设置】窗口，各项设置如图13所示，单击确认后，水罐1的对象变量连接就成功了。
基于labview的液位测控系统设计--大学毕业设计论文
摘要液位计算机测量与控制实验系统是为西北工业大学航空学院民航工程系综合实验平台而开发的课程教学实验系统。
液位测量与控制系统集传感器信号的采集、调理、转换、检测和控制为一体，是实时交互式图形界面应用系统。
该系统采集液位信号并用计算机可视化界面实时显示液位高度的变化过程；通过交互式对话框设置期望的液位高度，在检测当前液位的基础上控制进/出水阀门，从而对实际液位高度进行控制。
论文介绍了液位计算机测量与控制系统的结构与功能；分析了硬件系统中测量与控制电路的组成及工作原理；计算了信号调理电路中测量放大器的增益及各元件参数；使用PROTEL软件绘制了信号调理电路图；介绍了多功能数据采集卡NI USB-6008的特点、功能及软件开发平台LabVIEW；分析了系统的软件程序；介绍了液位计算机测控系统的用户使用界面所能实现的功能。
针对实验系统对液位进行开关控制所带来的问题，提出了用PID控制方法进行改进的措施。
关键词：液位测控，压力传感器，信号调理，NI USB-6008 ，LabVIEWABSTRACTThe liquid level measurement and control computer experimental system is a course teaching experimental system which is used to develop the comprehensive experimental platform for Aviation Institute of Civil Engineering of NWPU. The liquid level measurement and control system with real-time interactive graphical interface is of the sensor signal acquisition, conditioning, conversion, testing and control functions. The system acquires the signals of liquid level and computer interface real-time to show the liquid level changing process. Through an interactive dialog box, the desired water level is set. The actual water level is controlled based on the current liquid level detection through the import / outlet valves.The structure and function of the liquid level measurement and control computer experimental system is introduced at first. The hardware system composition and working principle is analyzed, and the gain and each components parameters of measuring amplifier in signal conditioning circuit are calculated. The signal conditioning circuit is drawn with PROTEL, and the features and functions of the multi-function data acquisition card NI USB-6008 and software development platform LabVIEW are introduced. The system software program is also analyzed. For the control problems of import / outlet valves of the liquid level measurement and control computer experimental system, a PID control method is proposed to improve the system performances.KEY WORDS：liquid level measurement and control，pressure sensor，signal conditioning ，NI USB-6008 ，LabVIEW目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1 课题背景............................................................................. 错误！未定义书签。
液位控制系统的工作原理及应用
液位控制系统的工作原理及应用1. 液位控制系统的概述液位控制系统是一种用于测量、监控和控制液体在容器中的高度的系统。
它主要通过测量液体的高度来调节液体的进出量，以保持液体在设定的液位范围内。
2. 液位控制系统的工作原理液位控制系统通常由以下几个组成部分组成：传感器、控制器和执行器。
下面是液位控制系统的工作原理：2.1 传感器液位传感器是液位控制系统中最关键的部分之一。
它通常通过物理或电子方法来测量液体的高度，并将测量结果转化为电信号。
常见的液位传感器包括浮球传感器、电容传感器和超声波传感器等。
2.2 控制器控制器是液位控制系统中的中枢部件，负责接收传感器的信号并进行处理和判断。
根据设定的液位范围，控制器可以发出控制信号来调节液体的进出量。
控制器还可以通过显示屏或指示灯等方式提供工作状态和警告信息。
2.3 执行器执行器是液位控制系统中用于调节液体进出量的设备。
常见的执行器包括阀门、泵和搅拌器等。
根据控制器的信号，执行器可以自动打开或关闭阀门、启动或停止泵等操作，从而实现液位的控制。
3. 液位控制系统的应用3.1 工业生产液位控制系统在工业生产中广泛应用。
例如，在化工过程中，液位控制系统可以用于调节液体的进出量，保持反应器中恰当的液位，从而确保反应的稳定性和安全性。
在石油行业，液位控制系统可以用于储罐中的油品或化学品的管理，提高生产效率和安全性。
3.2 水处理液位控制系统在水处理领域也有广泛的应用。
例如，在污水处理厂，液位控制系统可以用于调节混凝剂的投加量，控制沉淀池的液位，以确保废水的处理效果。
在供水系统中，液位控制系统可以用于监控水库或水井的液位，并自动控制水泵的启停，保持水源的稳定供应。
3.3 智能家居随着智能家居的发展，液位控制系统也开始在家庭生活中得到应用。
例如，在水器中，液位控制系统可以用于检测水位，防止水箱溢出。
在洗衣机中，液位控制系统可以用于监测洗衣机内的水位，确保洗衣的效果和节约水资源。
液位控制系统原理
液位控制系统原理
液位控制系统主要是根据液体容器中的液位变化来实现自动控制。
其基本原理是通过传感器或测量设备对液位进行实时监测，并将监测到的数据传输给控制器进行处理。
控制器根据设定的液位目标值和系统的工作要求，对执行机构进行控制，从而实现液位的稳定控制。
具体而言，液位控制系统的原理包括以下几个关键步骤：
1. 传感器测量液位：液位控制系统中，通常使用传感器来测量液体容器中的液位。
常见的液位传感器有浮子式液位传感器、压力传感器、毛细管传感器等。
传感器会将液位信息转换为电信号，以便后续的控制。
2. 信号处理与转换：液位传感器输出的电信号可能需要进行处理和转换，以适应控制器的要求。
通常使用信号调理器或模拟转换器对信号进行放大、滤波或线性化处理，并将其转化成数字信号，以便后续的控制器处理。
3. 控制器处理信号：控制器接收传感器发送的信号，并进行处理。
其主要任务是将测量到的液位与预设的目标液位进行比较，并根据控制策略确定控制命令。
控制器通常具有PID控制算
法或其他控制算法，并可以根据实际情况进行参数调整。
4. 执行机构控制：控制器根据处理结果，生成相应的控制信号，控制执行机构以实现液位的调节。
执行机构根据控制信号的不同，可以是开关阀门、调节阀、泵或其他调节装置。
通过对执
行机构的控制，液位控制系统可以实现液位的自动调节。
总体来说，液位控制系统利用传感器监测液位并将信号转换为控制器可处理的形式，控制器根据设定的液位目标值进行处理，并通过控制信号控制执行机构，从而实现液位的稳定控制。
这种液位控制系统常应用于化工、制药、水处理、液体储存等领域。
基于PLC的液位控制系统研究毕业设计(论文)
毕业设计论文基于PLC的液位控制系统研究摘要本文设计了一种基于PLC的储罐液位控制系统。
它以一台S7-200系列的CPU224和一个模拟量扩展模块EM235进行液位检测和电动阀门开度调节。
系统主要实现的功能是恒液位PID控制和高低限报警。
本文的主要研究内容：控制系统方案的选择，系统硬件配置，PID算法介绍，系统建模及仿真和PLC编程实现。
本设计用PLC编程实现对储罐液位的控制,具有接线简单、编程容易，易于修改、维护方便等优点。
关键字：储罐;液位控制;仿真;PLCAbstractThis article is designed based on PLC, tank level control system. It takes a series s7-200 CPU224 and an analog quantities of EM235 expansion module to level detection and electric valve opening regulation.System main function is to achieve constant low level PID control and limiting alarm.The main contents of this paper: the choice of the control system plan, system hardware configuration, PID algorithm introduced, system modeling and simulation, and PLC programming. PLC programming with the design of the tank level control have the advantage of simple wiring, easy programming, easy to modify, easy maintenance and so on.Key word: tank ; level ;control ;simulation ;plc目录摘要 (I)ABSTRACT ........................................................... I I 1 绪论. (1)1.1盐酸储罐恒液位控制任务 (1)1.2本文研究的意义 (2)1.3本文研究的主要内容 (2)2 控制系统方案设计 (3)2.1储罐液位控制的发展及现状 (3)2.2系统功能分析 (3)2.3系统方案设计 (4)3 系统硬件配置 (5)3.1电动控制阀的选择 (5)3.1.1 控制阀的选择原则 (5)3.1.2 ZAJP 精小型电动单座调节阀性能和技术参数介绍 (10)3.2液位测量变送仪表的选择 (13)3.2.1 液位仪表的现状及发展趋势 (13)3.2.2 差压变送器的测量原理 (13)3.2.3 差压式液位变送器的选型原则 (14)3.2.4 DP系列LT型智能液位变送器产品介绍 (15)3.3PLC机型选择 (16)3.3.1 PLC历史及发展现状 (16)3.3.2 PLC机型的选择 (18)3.3.3 S7-200系列CPU224和EM235介绍 (20)4 PID算法原理及指令介绍 (21)4.1PID算法介绍 (22)4.2PID回路指令 (24)5 系统建模及仿真 (28)5.1系统建模 (28)5.2系统仿真 (30)5.2,1 MATLAB语言中Simulink交互式仿真环境简介 (30)5.2.2 系统仿真 (31)第6章系统编程实现 (33)6.1硬件设计 (33)6.1.1 绘制控制接线示意图 (33)6,1.2 I/O资源分配 (33)6.2软件设计 (34)6.2.1 STEP 7 Micro/Win V4.0 SP6编程软件介绍 (34)6.2.2 恒液位PID控制系统的PLC控制流程 (35)6.2.3 编写控制程序 (36)6.2.4 程序清单 (39)结束语 (40)参考文献 (41)致谢 (42)1 绪论1.1 盐酸储罐恒液位控制任务如图1.1所示为某化工厂稀盐酸储罐，该罐为钢衬聚四氟乙烯储罐，罐体高6米，容量为50立方米，重500千克。
基于PID的液位控制系统的设计与实现
基于PID的液位控制系统的设计与实现液位控制系统是工业生产过程中常用的控制技术之一、PID（比例-积分-微分）控制器是一种经典的控制算法，可以有效地实现液位控制。
本文将设计和实现基于PID的液位控制系统。
液位控制系统一般由传感器、执行器和控制器组成。
传感器用于测量液位高度，执行器用于调节液位，而控制器则根据测量值和设定值之间的差异来控制执行器的运动。
在这个过程中，PID控制器起到关键的作用。
首先，我们需要设计传感器来测量液位高度。
常见的液位传感器有浮子式、压力式和电容式传感器。
根据实际应用需求，选择适合的传感器。
传感器的输出值将作为反馈信号输入到PID控制器中。
其次，我们需要选择合适的执行器来调节液位。
根据液位的控制需求，可以选择阀门、泵等执行器。
这些执行器的动作是由PID控制器输出的控制信号来控制的。
接下来，我们将重点介绍PID控制器的设计和实现。
PID控制器由比例、积分和微分三个部分组成。
比例部分输出和误差成正比，积分部分输出和误差的累积和成正比，微分部分输出和误差的变化率成正比。
PID控制器的公式为：输出=Kp*错误+Ki*积分误差+Kd*微分误差其中，Kp、Ki、Kd是PID控制器的三个参数。
这些参数的选择对于系统的稳定性和响应速度有重要影响。
参数的选择需要通过实验和调试来确定。
在PID控制器的实现中，有两种常用的方式：模拟PID和数字PID。
模拟PID控制器基于模拟电路实现，适用于一些低要求的应用场景。
数字PID控制器基于微处理器或单片机实现，适用于更复杂的控制场景。
在具体的实现中，我们需要先进行系统建模和参数调整。
系统建模是将液位控制系统转化为数学模型，以便进行分析和设计。
常见的建模方法有传递函数法和状态空间法。
参数调整是通过实验和仿真等手段来确定PID控制器的参数。
接下来，根据建模和参数调整的结果，我们可以进行PID控制器的实际设计和实现。
在设计过程中，需要注意选择合适的控制算法和调试方法，以保证系统的稳定性和性能。
液位控制仪表系统的故障分析步骤
液位控制仪表系统的故障分析步骤液位控制仪表系统是工业生产过程中常见的一种控制系统，它的主要作用是监测和自动调节液体的液位。
然而，由于操作不当、设备老化、材料损耗等原因，液位控制仪表系统在使用过程中可能会出现各种故障。
本文将介绍液位控制仪表系统的故障分析步骤，帮助工程师快速找到故障原因并尽快解决问题。
1. 故障现象描述在液位控制仪表系统出现故障时，首先需要对故障现象进行详细的描述，包括故障出现的时间、频率、持续时间，以及相关操作和条件等。
例如，液位计读数不准确、液位反馈信号不稳定等问题都需要具体描述。
2. 检查仪表液位控制仪表系统中的仪表是发现故障的重要工具。
通过检查仪表可以确定其是否正常工作，并寻找到是否存在机械、电气和通讯等方面的问题。
在检查时，可以参考以下步骤：•仪表上电•替换或调整仪表传感器•替换或调试仪表控制电路及系统•测量和测试仪表电气信号3. 检查电气部件液位控制仪表系统的常见故障之一是电气故障。
电气故障可能是由于电源、线路连接不正确或者电气部件损坏等原因引起。
在检查电气部件时，可以采取如下措施：•检查电缆及连接器的接触性•检查电缆和线路的阻抗•使用电表检查电路是否通断、电压是否正常4. 检查机械部件液位控制仪表系统还有可能出现机械故障，例如阀门堵塞、泵损坏、管路漏水等。
在检查机械部件时，可以参考以下步骤：•检查管路是否漏水或阻塞•检查阀门是否损坏或关闭不严密•检查泵是否正常运转、润滑是否充足5. 软件故障排除液位控制仪表系统中的软件问题可能会导致故障。
在排查软件问题时，可以采取以下措施：•检查控制逻辑是否正确•检查程序是否有错•检查实时数据库记录和历史记录是否正常•检查报警和通讯配置是否正确总结以上是液位控制仪表系统故障分析的步骤，通过以上步骤的检查和排除，可以尽快地找到故障原因，并且及时地进行维修。
最终确保液位控制系统的稳定性和可靠性，有助于工业生产过程的顺利进行。
液位控制系统
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四. 液位控制系统故障排除
液位控制系统
主要问题有以上3点，各问题点的 处理过程如下：
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4.1乙槽高高液位故障处理
查看实际液位确实处于高高液位后，
断开加水泵电源，检查控制电路。
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4.2乙槽低低液位故障处理 查看实际液位确实处于低低液位后， 检查控制电路和加水泵。
把液位计打到L1液位，此时，L1液位灯亮，加水信号灯亮，MC1 接触器得电，加水水泵开始运转，因为入水比出水快，液位上升。 把液位计打到L1液位和H1液位之间，L1液位灯灭。 把液位计打到H1液位，此时，H液位灯亮，加水信号灯灭，MC1 接触器失电，加水水泵停止运转。
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3.3 测试异常运行警报
1. 把液位计打到HH1液位， HH1液位灯亮，蜂鸣器响。 2. 把液位计打到正常液位，HH1液位灯灭，蜂鸣器停。 3. 把液位计打到LL1液位, LL1液位灯亮，蜂鸣器响。MC2失电，出水 阀门关闭。 4. 把液位计打到正常液位，LL1液位灯灭，蜂鸣器停。MC2得电，出水 阀门打开。 5. 重复4的操作把1#液位计打到L1液位， L1液位灯亮，加水信号灯亮， MC1接触器得电，加水水泵开始运转。把2#液位计打到LL2液位， LL2液位灯亮，蜂鸣器响。MC1接触器失电，加水水泵停止运转。把 2#液位打到正常液位，LL2液位灯灭，蜂鸣器停，MC1接触器得电， 加水水泵恢复运转。 6. 一切现象正常，说明控制电路无误。把液位计打到正常液位，断开 电源
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1.1液位控制系统中被控制对象结构图
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பைடு நூலகம்
液位控制系统的原理
液位控制系统的原理
液位控制系统采用传感器检测液位变化，并通过控制器对液位进行监测和调节，以达到控制液位的目的。
其基本工作原理如下：
1. 传感器检测液位：液位控制系统通过安装在液体容器中的液位传感器来检测液位的变化。
传感器可以使用不同的原理，如浮球测量、压力传感、电容测量等，来实现对液位的实时监测。
2. 液位信号传输：传感器将检测到的液位信号转换为电信号，然后通过传输线路将信号传递给控制器。
传输线路可以采用模拟信号传输方式或数字信号传输方式，具体根据系统的要求和信号的特性进行选择。
3. 控制器处理信号：控制器是液位控制系统的核心部件，负责对传感器传来的液位信号进行处理。
控制器将接收到的信号与预设的设定值进行比较，并根据差异调整控制执行器的动作，以维持液位在设定范围内。
4. 控制执行器调节液位：根据控制器的指令，控制执行器采取相应的控制动作，来实现液位的调节。
常见的控制执行器包括阀门、泵和电机等，根据实际需求来选择合适的控制设备。
5. 反馈控制：液位控制系统通过反馈机制实现闭环控制。
控制器会不断监测液位的变化，并根据实际液位反馈信息对控制参数进行调整。
这样可以保持系统稳定性，并减小由于外界干扰和液体特性变化带来的影响。
通过以上的工作原理，液位控制系统可以实现对液位的准确控制和稳定性维持，广泛应用于工业生产和自动化控制领域。
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- I -福建电力职业技术学院课程设计课程名称：传感器与检测技术课设题目：液位测量控制系统专业班次：姓名：学号：指导教师：学期： 2011-2011学年第一学期摘要II摘要在工业领域中，液位测量是一项重要的研究方法，有利于工业技术的进步和经济效益的提高，液位测量在许多控制领域已较为普遍。
各种类型的液位测量传感器较多，按原理分为浮子式、压力式、超声波式、吹气式等。
各种方式都根据其需要设计而成，其结构、量程和精度适用于各自不同的场合，大多结构较为复杂，制造成本偏高；市面上也有现成的液位计，多数成品价格惊人。
以上液位计多数输出为模拟量电流或电压，有些为机械指针读数，不能用于远程监视；普遍适用于静止液面，在波动液面易引起读数的波动；也有用电容法测量液位的系统，电容式传感器具有结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适应性强、抗过载能力大及价格便宜等特点，因此适用于测量液位，是一种简单易行的方案。
本文利用圆柱形电容器原理，结合单片机设计出液位测量装置。
关键词：液位测量、传感器、单片机- 1 -目录摘要 . .................................................................................................................................... I I第一章设计方案 (2)1.1 设计原理 (2)1.2 系统框图 (2)第二章传感器原理 . (3)2.1传感器概述 (3)2.2 电容式传感器原理 (3)第三章电路设计 (4)3.1 电容式液位计 (4)3.2测量原理 (4)第四章电信号放大电路设计 . (6)4.1 电容测量电路设计 (6)4.2 放大电路 (6)第五章 A/D转换电路及单片机接口 (7)5.1 A/D转换器设计 . (7)5.2 与单片机的接口电路 (7)5.3控制电路的设计 (8)5.4 显示电路设计 (8)第六章软件系统的设计 . (10)第七章小结 (11)参考文献 (12)2第一章设计方案1.1 设计原理电容式液位传感器的工作原理取决于液体类型。
对于导电液体，为了避免短路，两个传感器电极中至少有一个是绝缘的。
在气—液分界面以下，液体表现为导体，因此，电容的电解质仅仅是绝缘电极。
在气—液分界面以上，电解质就是绝缘电极与电极之间的空气，因而产生更小的电容。
另一方面，对于非导电液体，电极不需要绝缘。
在气—液分界面以下，电解质是液体（其介电常数高于空气）。
而分界面以上，则是空气。
对于两种类型的液体，随着液位的升高，在气液分界面以下的电极的面积也就增加，进而导致电容增大。
本设计采用筒式电容传感器采集液位的高度。
主要利用其两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化，从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。
由于传感器的输出信号一般都很微弱，因此需要有信号调理与转换电路对其进行放大、运算和调剂等。
从放大电路出来的是模拟量，因此送入ADC0809转换成数字量，ADC0809连接于单片机，把信号送入单片机，通过单片机控制水泵的运转。
1.2 系统框图控制设备↓被测物理量→传感器→放大、整形、滤波→A/D转换器→单片机↓显示设备这个是图，图标题呢？- 3 -第二章传感器原理2.1传感器概述在当今信息化时代发展过程中，各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件——传感器，已经成为各个应用领域，特别是自动检测、自动控制系统中不可缺少的重要技术工具。
传感器一般由敏感元件、转换元件和信号调理与转换电路组成，它是一种能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
2.2 电容式传感器原理电容式液位传感器系统，利用了被测体的导电率。
通过传感器测量电路将液位高度变化转换成相应的电压脉冲宽度变化，再由单片机进行测量并转换成相应的液位高度进行显示，该系统对液位深度具有测量、显示与设定功能，并具有结构简单、成本低廉、性能稳定等优点。
4第三章电路设计3.1电容式液位计图3—1电容式液位计结构图3—2电容式液位计原理图如图3—2为电容式液位计结构原理图。
如图所示的液位计主要由细长的不锈钢管（半径为R1）、同轴绝缘导线（半径为R0）以及其被测液体共同构成的金属圆柱形电容器构成。
该传感器利用其两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化，从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量3.2测量原理由上图可知，当可测量液位H=0时，不锈钢管与同轴绝缘导线构成的金属圆柱形电容器之间存在电容C 。
=2πε。
L/ln(R1/R0————（1）式（1）式中，C 。
为电容量（单位为F ），ε。
为容器内气体的等效介电常数，单位为F/ m， L 为液位最大高度， R1 为不锈钢管半径，R0 为绝缘导线半径，单位为m 。
当可测量液位为H 时，不锈钢管与同轴绝缘电线之间存在电容CHCH=2πε。
（L —H ）/ln(R1/R0+2πεH/ln(R1/R0=2πε。
L/ln(R1/R0+2π（ε—ε。
）H/ln(R1/R0————（2）式式中，ε为容器内气体的等效介电常数，单位为F/ m。
因此，当传感器内液位由零增加到H 时，其电容的变化量ΔC 可由式(1 和式(2 得- 5 -∆C=CH—C 。
=2π（ε—ε。
）H/ln(R1/R0————（3）式由上式可知, 参数ε。
，ε，R1 ，R0 都是定值。
所以电容的变化量ΔC 与液位变化量H 呈近似线性关系。
因为参数ε。
，ε， R1 ，R0 ，L 都是定值，由式(2变形可得：CH = a。
+ b。
H ( a。
和b 。
为常数———— (4 式可见，传感器的电容量值CH 的大小与电容器浸入液体的深度H 成线性关系。
由此，只要测出电容值便能计算出水位。
图3—3 液位高度与电容变化曲线6第四章电信号放大电路设计4.1 电容测量电路设计图4—1 运算放大器测量电路原理图如图所示，本设计采用运算法测量电路来转化，该电路由传感器Cx 、固定的标准电容C 。
和运算放大器A 组成。
4.2 放大电路由于传感器得出的电压一般在0~30mv之间，不易测量，所以要通过放大电路进行放大，本设计采用最基本的比例运算反放大电路。
图4—2 比例放大电路要将30mv 电压放大成5v ，根据公式U=—（R1/R2）U 。
，所以选择R1=500K，R2=3K，R4=R1//R2，后边的是一个反相器，把第一个运放得到的电压反相成正的，其中R3=R5=1K，R6=R3//R5。
- 7 -第五章 A/D转换电路及单片机接口5.1 A/D转换器设计本设计采用的是A/D转换器ADC0809。
ADC0809是CMOS 单片型逐次逼近式A ／D 转换器，由于输出级有8位三态输出锁存器，因而0809的数据输出端可以直接与单片机的数据总线连接。
ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。
START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。
下降沿启动 A/D转换，之后EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。
直到A/D转换完成，EOC 变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。
当OE 输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上. 。
ADC0809转换是采用逐次比较的方法完成A/D转换的，由单一的+5V供电，片内带有锁存功能的8路选一的模拟开关，由A ，B ，C 引脚的编码来确定所选通道。
0809完成一次转换需要100us 左右，输出具有TTL 三态锁存缓冲器，可直接连到MCS-51的数据总线上，通过适当的外接电路，0809可对0-5V 的模拟信号进行转换。
5.2与单片机的接口电路图5—1 ADC0809与单片机的接口电路85.3控制电路的设计控制电路在这里起到非常重要的作用，在水位测量中测量到水罐中水位的高度，当水位高于2.5m 水位时，电动机停转，水泵停止对水罐供水；当水位低于2.5m 水位时，电动机起转，水泵开始对水罐供水。
其电路图如下图所示图5—2 控制电路原理图5.4 显示电路设计发现需要4位的LED 足可满足本设计的显示精度要求, 为了减少所需的I/O 数量, 降低成本, 采用动态显示控制方式。
通过对显示接口电路的综合分析, 发现测距仪利用串行输入BCD 码—十进制译码驱动显示器件MC14499来完成与单片机系统的显示接口较为简单可靠。
用MC14499设计的LED 显示器动态显示接口电路如下图所示。
- 9 -图5—3 动态显示接口电路用MCS - 51系列单片机作为控制核心的水位测量计，其数据输出既可以通过单片机的通用I/O口输出，也可以通过单片机的串口用串行方式输出。
假设使用的单片机是8051，单片机的P1口为数据输出口，显示器采用共阴极8 段LED ，显示位数为4位，由于一片MC14499可以驱动4个LED 显示器，因此该显示接口只需用一片MC14499和单片机连接。
图5—3是该动态显示接口的原理图。
P1.0用来向MC14499 发送数据，P1.1用来向MC14499发送时钟脉冲，P1.2用于控制单片机输出数据向MC14499串行输入(当P1.2 = 0时，允许MC14499输入数据。
反相器74LS06作为显示器的位驱动，8 个47Ω的电阻是LED 的限流电阻，3个5.1k Ω的电阻是上拉电阻，使单片机8031输出电平与MC14499输入电平相兼容。
由于MC14499具有输入自动锁存功能，而串行输入一帧数据又需要一定的时间，所以LED 显示的数据不会出现闪烁现象。
10第六章软件系统的设计软件主要由主程序、定时中断程序、外中断程序组成。
其中主程序完成参数的初始化, 中断的管理, 结果的显示等工作。
主程序流程图如下：程序运行开要初始化各种参数，可以默认液位设定值等，之后如果要进入液位设定的话就按 SET按键进入液位设定模式，然后进行比较，看当前的液位有没有超过默认的极限值，如果超过了极限值，通过按键 UP 或 DOWN 进行液位调节，直至液位到达正常范围；没有超过极限值就正常显示。
图6-1主程序流程图- 11 -第七章小结课程设计已经步入尾声，一星期的时间对我们来说有些仓促，虽然课题贴近生活，能够提高我们的兴趣，但要从之前的理论知识一下子应用在实际实验上，对我们还是有一定的挑战的。
不过，在透彻理解了课题以后，经过多方面的搜索资料，慢慢有了头绪，并且发现要用到的知识并非所想象中的那么难以理解，通过自学，逐一的弄明白，通过将要实现的任务分成多块，最终将各分功能进行合并，最终获得成功。
在我们平时的学习期间，我们所学的知识都是书本上的一些不大灵活的东西, 而且学习期间的这种考核是单科进行，主要考查我们对本门学科所学知识的记忆程度和理解程度。