外文翻译-基于单片机的液位控制系统设计

本科生毕业设计（论文）外文翻译

学院：化工自动化学院

学号： 2340

专业班级： 101

学生姓名：

指导教师：

2年 3月 0日

基于液体混合系统的自动化微控制器

摘要：这篇论文介绍了一个系统的方法，通过这个方法设计和实现一个基于液体混合系统的温度和容积系统，并使用了三个低成本的微控制器。这个系统的主要功能就是混合不同比例和温度的液体。混合系统的架构包括两个子系统。它们是： 1）电子子系统； 2）机械子系统。在这篇论文中，电子子系统使用了三个Atmel公司的AT89S51单片机，是为了控制和握手的目的；使用两个LM35传感器为了感知温度，并且使用了ADC转换器。机械子系统包括两个直流齿轮电动机，是为了在需要的比例中混合液体。

1. 介绍

在当前的制造系统中，工业自动化的发展需要在设备制造者和客户之间建立规则，这种规则使用基于集成和运行的自动化设备生产技术。如今，自动化机器需求量大，因为它们使大量的工作不仅变得更简单，而且变得更有效率。这些机器需要极少数人的介入去完成这项工作。

手动控制：在这种控制方法中，所有涉及过程控制和自动化的东西都是通过操作员控制的。这种控制方法的主要缺点是可能出现的人工错误和不断对最终产品质量的影响。手动控制有其自身的限制，这种限制是关于大量的产品技术，因此这种方法不可能给消费者提供一个承受得起价钱的有质量产品。安全和高效使用原料和能源均受到人工控制的准确度和精确度影响。

硬接线控制：这种控制是自动化控制的第一步。在这里，接触器和继电器同计时器和计数器一起用来搭建所需自动水平的庞大和复杂的接线控制。使用这种控制涉及大量实行改变的重复工作。

电子控制：随着电子化的来临，逻辑门开始代替了在控制线路中的继电器和接触器。为了控制一个确切过程的输出结果，过程控制是一个解决结构层次，机械构造和计算程序的数据和工程原理。为了机械化的过程设备和机器的控制和运行，先前的逻辑功能使用这些元件完成，例如：电子机械继电器，大开关，机械计时器/计数器等等。可编程控制器是一个数字电子仪器，它有一个为了存

储指令可编程存储器，能够实现指定的功能，例如：逻辑，排序，计时，计数，并且计算去控制机器和过程。在这种控制方法中，系统使用了三个微控制器，微控制器的程序作为系统的大脑，所有运行的每个模块的系统在其中被按照时间前后顺序排列编程。微控制器程序会控制和管理每个将要被分配数量的成分。

2. 设计考虑

这个系统有一些电子和机械的元件，所有的元件都按名称划分成五组，分别是微控制器板、分配器、传感器、直流电动机和混合容器。如图一所示，这个动态可重构温度和容积的物理结构基于液体混合系统，这个系统的五大组件都被有策略的放置。

这个微控制器板包括键盘，LCD组件，微控制器和ADC转换器。微控制器板的首要元件就是键盘和LCD显示单元。它们被作为接口，使用者可以通过这个接口进入到机器获得控制权限，并且可以运行机器。微控制器板是有一个3ⅹ4键盘，而且能够在16ⅹ2的LCD显示屏上显示数据。不管微控制器板有没有准备好接受输入，它都可以用来显示系统的状态。它被放置在系统的中央。

系统的微控制器板系统如图一所示。它是系统中最重要的元件，因为它是作为整个系统的大脑部分。系统的原型使用了三个微控制器，分别是μc1、μc2、μc3。

基本上来说，μc3是从键盘板和LCD显示单元获取数据，作为使用者的输入，并且把这个数据传送到μc1。μc1的功能是作为收集在分配器1中的容积数据，而且收集来自混合容器的温度。μc3收集来自μc1的温度和容积数据。如果所需的容积目前在分配器1中没有准备好，在LCD显示组件中就会显示由编程而来的一条错误信息，这条错误信息会显示“请给分配器1充满足够多的液体”。相类似地，在分配器2中检查所需的容积和温度。如果所需的容积目前在分配器2中没有准备好，在LCD显示组件中就会显示由编程而来的一条错误信息，这条错误信息会显示“请给分配器2充满足够多的液体”。如果在分配器2中有了足够容积的液体，将会检查其中的温度，如果所需的温度在分配器2中没有达到，将会显示一条信息，“请稍等，需要打开加热器”。在达到所需的温度后，检查混合容器是否是空的。如果混合容器是非空的，在LCD显示组件

中就会显示由编程而来的一条错误信息，这条错误信息会显示“请清理混合容器”。

第二种组件就是分配器。这个系统有两个分配器。这两个分配器包含着生产所使用的液体混合成分。

图三和图四显示了充满水的分配器原型。而且，分配器大约能够容纳3000ml。

第三种系统组件就是传感器。它包括两个传感器，它们的工作就是通过LM35温度传感器和液位检测器收集当前在分配器中的温度和容积数据。一个液位传感器同一些管子被放置在分配器的内部。他的运行基于两个短针；原理就是，如果液体与这两个针接触，它们会变短，否则它们是打开的。如果其中一个液位传感器是打开的，系统就会通过LCD显示单元告知使用者。这样就提醒使用者其中一个容器没有一个运行所需的足够多的成分。

第四种系统组件包括两个高转矩的直流齿轮电动机，它们是为了控制分配器的阀门。它会使混合的液体有更高的速度和准确度。

第五种组件是如图七所示的混合容器。它是通过阀门传送液体使分配器成分混合的地方。它包括一个阀门和一个直流齿轮电动机。直流齿轮电动机会使阀门打开用以获得所需容积和温度的液体。

这个动态可重构液体混合系统的工作原理以下面的算法步骤来解释。

3. 算法步骤

μC1

从水箱1中收集容积数据

发送给μC3

从主水箱中收集温度数据

发送给μC3

μC2

从水箱2中收集容积数据

发送给μC3

从水2箱中收集温度数据

发送给μC3

μC3

初始化显示一条信息

输入容积：——ml

输入温度：——℃

从μC1中收集容积和温度数据

如果所需的容积目前在水箱1中没有准备好，将会显示一条信息“请给水箱1充满足够多的液体”。

如果水箱1中有了足够的液体，检查水箱2所需的容积和温度。如果所需的容积目前在水箱2中没有准备好，将会显示一条信息“请给水箱2充满足够多的液体”。

如果有了足够容积的液体，检查其中的温度，如果所需的温度在水箱2中没有达到，将会显示一条信息，“请稍等，需要打开加热器”。

在达到所需的温度后，检查主水箱是否是空的。如果是非空的，将会显示一条信息“请清理主水箱”。

在完全成功完成前一个步骤后，通过打开电动机，同时检查主水箱的容积和温度，继续这个过程

最后，在达到所需容积和温度后，将会显示一条信息“过程成功完成”。

4. 意义

这个系统使用了三个微控制器，微控制器的程序作为系统的大脑，所有运行的每个模块的系统在其中被按照时间前后顺序排列编程。微控制器程序会控制和管理每个将要被分配数量的成分。如今，自动化机器需求量大，因为它们使大量的工作不仅变得更简单，而且变得更有效率。这些机器需要极少数人的介入去完成这项工作。这篇论文设计使用了低成本的微控制器，它们在电子消费者市场广泛应用。这个项目使用了keil评估版本IDE进行开发，keil软件是对微控制器开发最流行的工具。系统的模拟在proteus仿真软件中完成，proteus软件可以帮助调试在实际情况下使系统出现不合适功能的逻辑错误。所以，从以上来看，这个系统很明显可以很简单地用以低成本开发。

结论

基于液体混合系统的自动化微控制器以极少出现错误给人非常满意的性能。微控制器的使用以AT89S51的形式进行。使用三个微控制器是为了减少空余时间，而且优化混合过程。除了这些之外，还有各种计划使用的组件，例如：分配器，传感器，管道，继电器，直流电动机和输入设备。

致谢

我想感谢在ECE部门工作的导师Sri.K.N.H.Srinivas，感谢他在整个项目开发的指导和帮助，感谢他在我的项目中所开凿的深度和维度。我很感激他在我身上投入的敏捷的态度和热情。我还想感谢ECE部门教Dr.A.S.C.S.Sastry，要不是他的帮助和持续的支持，这个项目不会成功完成。

指导教师评语