课程设计-单片机水塔水位控制1

目录第一章系统整体设计说明错误!不决义书签。第二章整体设计方案错误!不决义书签。第三章设计系统方框图与工作原理3工作原理：3系统构造框图:4第四章硬件设计及说明5硬件设计说明:5水位控制硬件设计：5故障及水质监测硬件设计：错误!不决义书签。水位显示硬件设计原理图：7第五章软件设计与说明（包含流程图）8软件设计：8软件设计流程图：10第六章调试步骤、使用说明错误!不决义书签。第七章设计总结错误!不决义书签。参照文件错误!不决义书签。附录错误!不决义书签。第一章系统整体设计说明现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息办理技术和新工艺、新资料的发展为智能检测系统的发展带来了亘古未有的奇观。在工业、国防、科研等很多应用领域，智能检测系统正发挥着愈来愈大的作用。检测设施就像神经和感官，络绎不绝地向人类供给宏观与微观世界的各种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具。现代的广义智能检测系统应包含全部以计算机（单片机、PC机、工控机、系统机）为信息办理核心的检测设施。所以，智能检测系统包含了信息获得、信息传递、信息办理和信息输出等多个硬、软件环节。从某种程度上来说，智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。本课题研究的内容是“水塔水位控制系统”。水位控制在平常生活及工业领域中应用相当宽泛，而过去水位的检测是由人工达成的，值班人员全天候地对水位的变化进行监测，用有线电话实时把水位变化状况报知主控室。而后主控室再开动电机进行给排水。很明显上述重复性的工作不论从人员、时间和资本上都将造成很大的浪费。同时也简单出差错。所以急需一种能自动检测水位，并依据水位变化的状况自动调理的自动控制系统，我所设计的就是这方面的课题。水位检测能够有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本设计采纳单片机进行主控制，在水水塔上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地丈量水位的变化，把丈量到的水位变化变换成相应的电信号，主控台应用单片微机对接收到的信号进行数据办理，达成相应的水位显示、控制及故障报警及显示水位等功能。第二章整体设计方案本设计用80C51单片机为核心，因为单片机I/O管脚能够使用的只有P0口，而设计的要求是利用引脚输入信号并对信号进行办理，而且要输出水位显示，故障报警，污水报警，启动停止水泵等功能，这样一来我们只用单片机的P1引脚是远远不够的，（单片机的P1,P2和P3的部分引脚不可以用来信号的输入输出）所以我利用8255A对其引脚进行扩展，经过8255A的PC口进行信号的输入并利用8255A的PA口连结两个数码管来显示实质水位，当水位在不一样的地点时利用程序控制将在数码管上显示这段时间的水位。并利用延时子程序来延时，延不时间1S，每间隔1S系统将进行一次水位检测，当水位低于下限水位时将经过PC口输入信号并由8255A将信号送到单片机，经过单片机来控制水泵工作，相同当水位上涨到上限水位时将经过PC口输入信号并由8255A将信号送到单片机，经过单片机的口来控制停止水泵工作，当处于上下线之间是保持原有状态，而且此设计我还设计故障报警和水质检测，当检测到故障时经过PC口输入信号并由8255A将信号送到单片机，再由单片机的和口输出信号到发光二极管，经过二极管和水质有问题时我经过发光二极管来显示，同时停止系统工作。水位显示我设计的是动向的，所以在设设计时我要设计一个延时子程序，延不时间2ms，经过延时子程序经过一段时间间隔后，再调用显示子程序。经过这类频频调用来实现LED显示器的动向扫描。第三章设计系统方框图与工作原理工作原理：我们能够设置水位的上下限，在正常状况下，应保持水位在上下限之间。为此，在水塔内的不一样高度安装3根金属棒，以感知水位变化状况。此中，A棒处于下限水位，B处于上限水位，G浮球在上下水位之间，它能够在水面上调动。水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动，以达到水位控制之目的。供水时，水位上涨，当达到上限时，因为水的导电作用，G棒连通+5V。所以，A、B两头均为1状态，这时应停止电机和水泵的工作，不再給水塔供水。当水位降到下限时，A、B棒都不可以与G棒导电，所以A、B两头均为0状态。这时，应启动电机，带动水泵工作，給水塔供水。当水位处于上下限之间时，G棒与A棒导通，所以B棒不可以与G棒导通，A端为1状态，B端为0状态。这时，不论是电机已在带动水泵給水塔供水，水位在不停上涨，或许是电机没有工作，用水使水位在不停降落，都应持续保持原有的工作状态。为了知足本次课程设计的要求，我们还要显示上下限水位之间的几个数值，其电路的接法和A棒和B棒相同，都是接一个电阻而后接地，而后将端口接到单片机上，经过单片机与显示器连接，以显示不一样的水位值。因为本次课程设计不需要动向显示所以只要要一个显示器即可。系统构造框图:该方案以单片机为核心，配以必定的外头电路和软件，以实现水塔水位控制的功能。它由硬件部分和软件部分构成。系统设计方案的硬件电路设计框图以下列图1所示。启动水泵单片机故障报警污水报警信号输入8255A水位显示图第四章硬件设计及说明硬件设计说明:此设计也能够用PROTEUS来进行仿真，我们能够在此软件中仿真有点繁琐，我的硬件仿真是在试验台长进行的，但基本接线与下图2相同，因为试验台上没有水泵，我就用发光二极管来取代水泵，经过二极管能否发光来显示出水泵能否工作。用80C51设计一个单片机最小控制系统。此中PC0接水位上限传感器；PC1接水位下限传感器；PC4输出后接光电耦合器，用来检测水的质量，输出后经过继电器控制水泵工作；输出后接LED，当出现故障是LED发亮；输出后接LED，当水出现污浊时LED发亮。水位控制硬件设计：用导电片、导线等设计一个水塔水位传感器。此中A电极置于水位2m处经下拉电阻接8255A的PC1口，B电极置于水位12m处经下拉电阻接8255A的PC0口，C电极置于水位4m处经下拉电阻接8255A的PC2口，D电极置水位6m处经下拉电阻接8255A的PC4口，E电极置于水位8m处经下拉电阻接8255A的PC5口并将它们所有接地。再设计一个导电浮球G并在浮球上接+5V电压。设计一个单片机至水泵的控制电路。要求单片机与水泵之间要用光电耦合器和继电器控制，计算出LED限流电阻，接好继电器的续流二极管。硬件仿真图以下：图故障及水质监测硬件设计：利用光电传感器测出水的污浊度并变换成电压与标准水质所得电压做与比较，经过PC3口接入单片机。利用发光二极管来显示。硬件仿真图以下：图水位显示硬件设计原理图：利用单片机与8255A连结，将显示水位信号经过8255A的PA口送到数码管进行显示。而我们经过单片机的和来控制两个LED管硬件仿真图以下：图第五章软件设计与说明（包含流程图）软件设计：一个应用系统，要达成各项功能，第一一定有较完美的硬件作保证。同时还一定获得相应设计合理的软件的支持，特别是单片机应用高速发展的今日，很多由硬件达成的工作，都可经过软件编程而取代。甚至有些一定采纳很复杂的硬件电路才能达成的工作，用软件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号办理等。所以充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源，采纳MCS—51汇编语言和构造化程序设计方法进行软件编程。这个系统程序由主控程序、延时子程序，显示子程序构成。此中主控程序是核心。由它控制着整个系统程序的运转和跳转。流程图如图5所示。包含系统初始化，数据办理，故障报警等。软件设计的详细步骤以下：①当水位低于A时，因为极棒A和G、B和G之间被空气绝缘，PC1和PC0获得低电平，全置0，单片机控制电路使置零，继电器吸合，启动水泵向水塔注水；②当水位高于A低于B时，PC1置1，PC0置0，继电器常开触电自保，所以升到A以上时，继电器其实不立刻开释，电极仍旧供水；③当水位达到B时，PC0、PC1均置1，单片机控制电路使置1，继电器开释，水泵停止工作；用水过程中，水位降到B以下，PC0置0，PC1置1，保持原状，电机不工作，直到降到A以下，这样周而复始。系统出现故障时，由置零，输出报警信号，驱动一支发光二极管D1进行光报警。⑤用水过程中，当光电传感器检测到水质有问题时，此时由口置零，输出报警信号，驱动一支发光二极管D2进行光报警。若水泵工作则停止工作。软件设计流程图：流程图1：下列图2主要实现的是控制水泵能否工作，故障检测，水质检测的功能。开始检测水质PC4=0?N水位检测最高水位延时PC0=1?Y最低水位PC1=1?Y

报警P1.7=0保持YNPC1=1?报警P1.5=0停机P1.6=1

停机P1.6=1启动P1.6=0停机等候图以下列图3是显示水位的子程序设计流程图，我们能够经过下面的子程序来显示水位，此时若水位低于A导电片下我将其LED显示水位为00，这是水泵工作，若水位低于C导电片下我将其LED显示水位为02，若水位低于D导电片下我将其LED显示水位为04，若水位低于E导电片下我将其LED显示水位为06，若水位低于B导电片下我将其LED显示水位为08，若水位高于和等于B导电片刻我将其LED显示水位为12，停止水泵工作。显示水位显示数值PC1=0?0显示数值PC2=0?2显示数值PC4=0?4显示数值PC5=0?6显示数值PC0=0?显示数值12返回

8图第六章调试步骤、使用说明1)硬件的调试机器故障清除硬件的调试在上电后的工作能否是正常，主要包含不插单片机的调试和插上单片机的检测。无单片机的调试无单片机调试主要检查电路工作能否正常，调试数码管能否点亮，显示数据能否正确，详细步骤以下：A：翻开电源，将输出电压调到5伏，而后封闭电源。B：将电路板的火线与电源正极相连，地线与负极相连。C：翻开电源，用万用表检测电路板能否有输出电压，假如有就是好的，没有就要检测能否有短路。D：电路检查完后，封闭电源，用一根导线与电源负极相连，而后翻开电源，用导线的另一端逐个与P0、P2口的管脚接触，看数码管显示能否正确。调试过程中碰到的问题及解决方法：（1）上电后，用导线一端接低电平，另一端逐个连结P0、P2管脚，数码管显示不正常，检测后发现管脚有短路现象，将短路管脚从头焊接后，显示正常。2）频频调试几次后，发现电路不稳固，有时没反响。认真剖析后，感觉是稳压管有问题，拆掉后直接接5V电压源，问题解决。3)有单片机的调试加上单片机，目的是看单片机可否正常工作，有效地控制显示数据。编写一个小程序，烧入芯片中加点调试。将编好的程序进行编译，马上*.ASM文件转变为*.BIN文件，而后烧入片子。程序的编译和烧入将在此后介绍。把单片机AT89C51接入底座插入底座，加电，看各位显示能否是正确。用复位键看显示能否正确，假如稳固，表示调试成功。调试过程中碰到的问题：上电后，用示波器检测30脚，发现没有时钟频次输出，认真剖析发现30脚没接高电平，从头焊接后，输出美丽的时钟脉冲。第七章设计总结本次课程设计我们设计的是水塔水位控制。整个设计过程就是一个不停熟习和掌握单片机系统设计方法的过程。这个过程又似一个探究与发现的过程，在这个过程中，我们会不停的发现新问题，进而需要不停的去探究，去追求解决问题的方法与门路，而每一次成功解决问题都会给我们以非常的鼓舞和欢乐。这个过程能够给我们一个很好的锻炼，不单不过专业知识更好的掌握，更重要的是能够培育我们的兴趣、思想能力和着手能力。作为一名电气工程专业的学生，单片机的课程设计是很存心义的。更重要的是怎样把自己平常所学的东西应用到实质中。固然自己关于这门课懂的其实不多，好多基础的东西都还没有很好的掌握，感觉很难，也没有很有效的方法经过自己去理解，但是靠着这俩个礼拜认真的学习，在老师和同学的帮助和解说下，逐渐对这门课逐渐产生了些许的兴趣，自己开始主动学习并逐渐从基础慢慢开始弄懂它。我以为这个收获应当说是相当大的。一开始我们从老师那领来课题，回去后找参照书，上网找资料，把程序输到软件中再仿真，发现好多程序都是不完好的，这让我们伤透了脑筋。看着其他小组都弄得有模有样了，但是我们连这个课题程序都没有弄好。最后频频斟酌仿真结果仍是很不尽人意。程序接线什么的都没改好了，使用电脑软件调试没有问题，但是就是没法达到预期想要的结果。无奈之下不得不求援于老师，经过老师给我们剖析解说程序的各个环节设计。经过大家一同努力，终于达成了设计。应当说这是经过我们小构成员的共同努力和动脑达成的，固然内容其实不是很复杂，但是我们感觉设计的过程相当重要，学到了好多，收获了好多。参照文件1、教材《单片微型计算机技术》刘国荣编2、《单片微型计算机原理、应用及接口技术》

机械工业第一版社张迎新编国防工业第一版社3、《单片机适用系统设计技术》房小翠编国防工业第一版社4、《单片机应用系统设计》何立民编北航第一版社5、《单片机原理及接口技术》曹琳琳编国防科技大学第一版社附录附录A系统原理图附录B系统程序清单org0000hsjmpmainorg0030hmain:movdptr,#0cfa3hmova,#89hmovx@dptr,amovdptr,#0cfa2hmovxa,@dptrjnb,lp1jb,onejb,threeclrsetbsetbacallmain1back:acalldelay1sjmpmainlp1:clrsetbacallmain1lp2:sjmpmainone:jb,twoclrsetbsetbacallmain1four:ajmpmaintwo:setbsetbacallmain1ajmpbackthree:clrsetbsetbacallmain1ajmpback;延时2msdelay:movr6,#10dl1:movr5,#48dl3:nopnopdjnzr5,dl3djnzr6,dl1ret;延时1Sdelay1:movr6,#4dl1:movr5,#251dl2:movr4,248dl3:nopnopdjnzr4,dl3djnzr5,dl2djnzr6,dl1Ret;显示水位main1:jb,return1movr1,#0mova,r1acalldirretreturn1:jb,return2movr1,#0