1. 研究目的与意义
随着自动化技术的迅猛发展，液位控制技术已经被广泛地运用在化工、冶金、医药、航空等领域中。传统的液位控制多采用包含手动控制方式的单回路控制，同时采用指针式机械仪表来显示液位的当前值。但随着科学技术的发展、生产线的更新，不仅要求更直观、准确、稳定的液位控制系统，同时还要求在降低生产设备的成本、提高设备安全条件等方面有所突破，这就要求应该开发新型既实用又廉价的液位控制系统。因此基于ARM单片机的新型液位监控系统在工业控制，定位等领域得到了广泛的应用。随着嵌入式系统的广泛应用，ARM7以其快速准确测量，计算能力强等优势充分应用在液位控制系统中，保证液位高度的准确度，也使测控系统更加可靠。
2. 课题关键问题和重难点
课题关键问题：
1、 各个模块的工作电压的转换
2、 液位的采集
3. 国内外研究现状（文献综述）
水箱液位控制系统是整机设计的重要部分，一般应用在船舶、发电站、污水净化站、蓄水库等需要监控液位的地方，目前并没有相关文献规范液位控制系统的设计方法，只是依靠以往的经验理论进行设计工作。船舶上用到的多输入/输出的液位控制系统是一个非线性系统，常存在容积延迟时间长、抗干扰能力差的现象。运用滑模控制算法、并用组态王(Kingview)编制了上位机控制界面和算法程序，组件接近于实际的控制系统。通过在线运行，获得滑模变结构控制自适应能力强，动态、静态品质优良，鲁棒性好等优点，有效地解决了类似系统难于控制的问题。对液位控制系统，一般是在工作点附近线性化后再加以控制的。控制方法有PID控制、基于线性模型的模糊控制、人工神经网络等等。针对双容水箱普遍存在容积延迟问题和传统PID单回路控制难于达到控制要求的特点，提出了基于串级技术和PLC控制器的双容液位控制系统。系统根据双容水箱的数学模型，采用微分现行的串级控制技术、PLC控制器、MCGS软件组态实现了双容液位的高精度控制盒实时显示。
1、 嵌入式系统
嵌入式系统（Embedded system），是一种完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统，根据英国电气工程师协会（ U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大。
4. 研究方案
四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）论证（不少于100字）
设计以实验室现有设备为基础，基于ARM7，通过电阻式液位检测模块获取液位脉冲信号，利用定时器与外部中断获取单位时间内液位的脉冲数，转换为液位实时高度值，显示在液晶屏上。通过PID控制算法得到控制量，调节脉冲宽度调制（PWM）定时器产生PWM信号来控制进水直流水泵流量，并控制出水电磁阀，使水液位稳定在设定值状态。水箱液位控制实验系统的组成结构如下图1所示。
5. 工作计划
1、与课题相关资料的查询；
2、学习相关知识，设计系统方案；
3、硬件电路的设计与焊接；
4、撰写论文，准备答辩。
进度安排
时段 | 毕业设计进度安排 |
第1周 | 查阅并搜集相关资料 |
第2周 | 学习ARM7相关知识C语言基础学习 |
第3周 | 整理资料，做初步计划并完成开题报告 |
第4周 | 学习水箱液位的控制原理 |
第5周 | 学习Protel DXP2004 |
第6周 | 原理图的绘制以及PCB的制作 |
第7周 | 单片机程序的编写 |
第8周 | 硬件电路的设计 |
第9周 | 软件的编写 |
第10周 | 硬件和软件的调试 |
第11周 | 修改设计成品；初步完成设计成品 |
第12周 | 进行毕业设计说明书写作。指导教师验收成果，写业务总结，接受答辩资格审查； |
第13、14周 | 准备参加答辩 |
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