论文总字数：39505字

摘 要

伴随着生活质量的提供，智能化和自动化已经日益深入我们的生活，而水资源又与人民息息相关。同时与我们密切相关的水位自动控制器更是随处可见，也是人民生活不可缺少的必要因素，因此做好水箱的液位闭环控制器，不仅是对我们可再生水资源的节约，同时也对人民生活的质量有显著的提供。

本设计从硬件软件两方面阐述了基于ARM的水箱液位闭环控制器设计。在系统中以STM32F103C8T6 的ARM为重要组成并且同时与其他的软硬件之间通过相互配合来完成其功能。在系统中，采集水位传感器的有关数据以此换算出水位的相对高度是第一步，接着通过LCD1602显示出来，达到实时监控水位信息，同时可人为按键对液位做设置，则基于ARM的水箱液位闭环控制器进入自动控制状态，发现水位高于设置水位时，则打开电磁阀，放水至合适水位，当发现水位低于设置水位时，则打开电机，进水系统开始工作一直到水位合适。应用C语言作为软件来进行整个程序的设计，硬件模块均一一配有相应的子程序，这样以来程序设计的逻辑关系自然就变得非常的简明，便于阅读，同时也使得扩展和移植更加简单，使软件能够更加自如的控制硬件，这利于他们之间的协调运作。能够通过科学的方法将液位测量与统计科学结合，充分合理调度水资源，大大降低了能源消耗。

关键词; ARM；液位控制；模数转换

Design of closed loop controller for water tank level based on ARM

Abstract

Accompanied by the quality of life, intelligence and automation have become more and more deeply into our lives, and water and people. And we are closely related to the water level automatic controller is everywhere and people life indispensable essential factor, so do the water level controller is not only of our renewable water resources saving, and the quality of people"s lives have contributed significantly to the.

This design from two aspects of hardware and software described the design water level closed-loop controller based on ARM. In the system with STM32F103C8T6 ARM as the core and with other hardware and software to complete the function of coordination. First of all through the acquisition parameters of water level sensor in the system, calculate the height of the water level, and then through the LCD1602 display, to achieve real-time monitoring of water level information, at the same time can be set to do key level, based on the water level controller of ARM in automatic control, found the water level above the water level settings, open solenoid valve water, to the appropriate level, when the water level is lower than the set water level, then open the motor, water system, water level caused by appropriate software using C language for programming, for each hardware module is equipped with the appropriate subroutine, thus making logic programming more concise, easy to read, but also to facilitate the expansion and migration, allows the hardware to better coordinate operate under software control. Through the scientific method, the liquid level measurement and statistical science can be combined to reasonably control the water resource and reduce the energy consumption.

Keywords: Signle ARM；level control；A/D Convsion

目 录

摘 要 I

Design of closed loop controller for water tank level based on ARM II

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1课题研究的背景及意义 1

1.11研究目的: 1

1.12课题意义: 1

1.13研究现状: 1

1.2 ARM概述 2

1.2.1 ARM的历史 2

1.2.2ARM的应用 2

1.3基于ARM的水箱液位控制系统的简介 3

1.4论文的组织结构 3

1.5 本章小结 4

第二章 方案的设计 4

2.1 ARM控制系统的原理设计 4

2.2 ARM主控系统电路 4

2.2.1 ARM的选择 4

CPU的选型 4

2.2.2 复位电路 6

2.3数据采集处理电路 6

2.4 显示模块的选择 8

2.5 键盘电路的选取 10

2.6 其他模块的选取 10

2.7 本章小结 10

第三章 硬件设计 11

3.1 案件模块的设计 11

3.2 复位和晶振电路的设计 12

3.3 ARM最小系统电路 13

3.4 液晶显示电路 14

3.5 液位检测电路的设计 14

3.6 电源的转换电路 14

3.7 本章小结 15

第四章 软件设计 16

4.1 编程软件的选择 16

4.2 主机系统程序的设计 16

4.2.1主程序 16

4.2.2液位采集 17

4.2.3 实时显示 17

4.2.4控制输出 18

4.2.5 按键检测 19

4.3 本章小结 20

第五章 系统的安装与调试 21

5.1 Altim designer 硬件设计环境 21

5.1.1 焊接部分的观察 21

5.2 系统的调试 21

5.3本章总结 22

第六章 总结与展望 23

致 谢 24

参考文献 25

附 录 27

第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.11研究目的:

测量液体液位在农业和工业生产中往往需要频繁的操作。智能化和自动化已经日益深入我们的生活，而水资源又与人民息息相关。同时与我们密切相关的水位自动控制器更是随处可见，也是人民生活不可缺少的必要因素，因此做好水箱的液位闭环控制器，不仅是对我们可再生水资源的节约，同时也对人民生活的质量有显著的提供。

1.12课题意义:

伴随我国工业的飞速发展，在各行各业中液位的测量技术已经得到了广泛的使用，比如每天都在吃的食品行业，每天都在使用的化工行业，每天都离不开我们出行的石油行业等等。一些被得到广泛运用的低温液体，比如说液态的氮、氧、氩、天然气、二氧化碳等等，那么诸如此类的低温液体的存放面临巨大的考验，那些容器是否能承受的住他们的载荷已经成为了一个新的要求。在比如像钢铁的制造厂或者说电厂，要使得一个设备能够很安全的运行，就要确保比如锅炉气泡水位，除氧器的水位，还有像低压加热器水位等，诸如此类的值保持在一个安全的范围；在教学以及科学研究中，需要进行液位控制的实验装置也时常遇到。鉴于以上问题，本课题设计了基于ARM的水箱液位闭环控制器设计。对比传统的人工系统，该系统有以下优点：

(1)智能化高，稳定性可靠性高。

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