专业综合实验new

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1、专业实验设计报告第41页专业综合实验基于单片机的液位控制设计报告专业：动力与机械学院自动化班级：07412姓名：石聪学号：200731470066指导教师：张世荣陈正张荣专业实验设计报告第41页摘要随着科技的进步，工业自动控制化水平不断提高。而基于单片机的控制系统，以其简单，方便，性价比高，稳定性好等优点，被广泛应用于工业制造中的控制系统中。本文正是基于51单片机而制作的液位自动控制系统。首先我们学习了单片机控制的相关原理，在此基础上利用AltiumDesigner软件制作出原理图并根据其生成PCB板。制

2、版之后将元件焊接至其上，并烧入测试程序测试通过，完成了硬件的制作。其次我们通过微机控制原理的学习，学习单片机的通信和控制方式，并通过Keil软件的学习熟练掌握基于C语言的单片机程序的编制方法。在对单片机的通信，AD转换，显示，发送数据过程学习之后，掌握了单片机编程和基本的控制方法。然后我们根据液位系统过程机理，建立了单容水箱的液位控制基本模型。利用增量式PID算法编制液位控制程序。之后我们通过对PID参数的优化，最终实现对单容水箱的液位控制。良好的用户操作界面和人机接口是一个完善的控制系统必不可少的。为此

3、我们在实现单片机控制的基础上，设计了单片机与计算机之间的通讯和界面操作软件。通过组态王软件编制实现了一个直观的人机接口，便于控制人员操作以及监控。关键字：51单片机液位控制程序PID算法专业实验设计报告第41页目录1绪论51.1单片机的背景51.2单片机的优势以及应用52实验任务分析62.1实验目的62.2实验相关内容62.3实验指标要求72.4实验系统分析73硬件设计及电路板绘制73.1AltiumDesigner的简介73.1.1绘制原理图83.1.2绘制PCB板83.2PCB板子总设计83.2.1S

4、TC12C5A16S2单片机以及连线93.2.2温度采样电路103.2.3液位采样电路103.2.4PWM输出模块电路113.2.5MAX232通讯电路113.2.6按键扫描电路123.2.7LED显示电路133.2.8USB转串口通讯电路143.2.9电源模块电路设计153.2.10A/D转换电路153.2.11D/A转换外围电路163.2.12单片机的数据输出外围电路163.2.13报警电路173.2.14串口通信电路173.2.15电源开关电路183.2.16电压变换电路183.3生成的pcb图19

5、4电路板元件的焊接194.1焊接工具194.2焊前处理204.3焊接方法技巧204.3.1正确使用电烙铁204.3.2元件焊接顺序204.3.3手工焊接元件方法经验214.4检测与程序测试215系统软件设计225.1编程软件介绍23专业实验设计报告第41页5.2系统控制软件设计245.3显示模块255.4按键处理模块265.5液位采集模块285.6PWM输出模块285.6.1模拟PID调节器原理285.6.2数字PID控制算法295.6.3具体输出实现295.7通信模块315.8温度传感器设计18B203

6、26人机交互软件设计326.1监控软件Kingview简介326.2应用程序项目的建立346.3组态王软件与单片机之间的通讯376.4应用组态王建立系统控制平台377系统仿真调试397.1硬件调试397.2软件调试397.3联机调试398实验总结409参考文献[1-4]41专业实验设计报告第41页绪论1.1单片机的背景单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动

7、电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。1.2单片机的优势以及应用单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事

8、实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。单片机渗透到我们生活的各个领域，导弹的导航装置