水塔水位控制器課程設(shè)計

1、<p><b>　　機械與車輛學院</b></p><p>　　《單片機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計》設(shè)計報告</p><p>　?。?011-2012學年第一學期）</p><p>　　設(shè)計題目：水塔水位控制系統(tǒng) </p><p><b>　　姓 名： </b></p>

2、<p><b>　　學 號： </b></p><p>　　班 級： 09機械電子工程2班</p><p><b>　　指導老師： </b></p><p>　　設(shè)計時間： 2011年12月5日—2011年12月16日</p><p><b>　　目錄</b

3、></p><p>　　一、課程設(shè)計的目的………………………………………………………3</p><p>　　二、課程設(shè)計用的儀器和器件 ……………………………………………3</p><p>　　三、課程設(shè)計的具體內(nèi)容 …………………………………………………3</p><p>　　1、總體報告 …………………………………………………

4、………………3</p><p>　　2、硬件設(shè)計 …………………………………………………………………4</p><p>　　3、軟件流程和程序………………………………………………………6</p><p>　　4、調(diào)試結(jié)果…………………………………………………………………7</p><p>　　四、課程設(shè)計的體會和發(fā)生的問題 ………………

5、……………………7</p><p>　　五、參考文獻…………………………………………………………………8</p><p><b>　　一、課程設(shè)計的目的</b></p><p>　　1、對關(guān)于《單片機原理及接口技術(shù)》課程設(shè)計所選的題目《水塔水位控制》緊密結(jié)合所學的主要內(nèi)容，加深鞏固所學知識，同時對所學內(nèi)容進行擴展，有一定的深度和廣度，能充分發(fā)

6、揮學生的能動性和想象力。</p><p>　　2、通過電路設(shè)計、安裝、調(diào)試等一系列環(huán)節(jié)的實施，提高學生的計算機控制應用系統(tǒng)的設(shè)計能力。</p><p>　　二、課程設(shè)計用的儀器和器件</p><p>　　三、課程設(shè)計的具體內(nèi)容</p><p><b>　　1、總體報告 </b></p><p>　

7、　(1)單片機應用系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)與調(diào)試</p><p>　　單片機應用系統(tǒng)是指以單片機為核心，配一定的外圍電路和軟件，能實現(xiàn)某種或幾種功能的應用系統(tǒng)。</p><p>　　單片機應用系統(tǒng)的設(shè)計主要包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。</p><p>　　為保證系統(tǒng)能可靠工作，在軟、硬件的設(shè)計中，還要考慮其抗干擾能力。</p><p>　　設(shè)計一個

8、單片機測控系統(tǒng)，一般可分為四個步驟：</p><p>　　需求分析、方案論證和總體設(shè)計階段</p><p>　　器件選擇、電路設(shè)計制作、數(shù)據(jù)處理、軟件編制階段</p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)試與性能測定</b></p><p><b>　　文件編制</b></p><p>

9、;　　(2)水塔水位控制要求</p><p>　?、偎幌陆抵料孪匏粫r，啟動水泵上水。</p><p>　?、谒簧仙辽舷匏粫r，關(guān)閉水泵。</p><p>　?、鬯辉谏稀⑾孪匏恢g時，水泵保持原狀態(tài)。</p><p>　?、芄┧到y(tǒng)出現(xiàn)故障時，自動報警，蜂鳴器不斷在響的同時，發(fā)光二極管不斷閃爍。</p>&

10、lt;p><b>　　(3) 電路要求</b></p><p>　　電路板的設(shè)計需簡潔大方，元器件的擺放要合理；</p><p>　　電路板的焊接要整齊，不能出現(xiàn)虛焊及焊接錯誤的情況。</p><p>　　電路板在運行過程中需工作性能良好。</p><p>　　(4)系統(tǒng)基本框架圖</p><p

11、>　　(5)水塔水位控制原理</p><p><b>　　課程設(shè)計說明：</b></p><p>　　水塔水位控制原理圖見圖，兩條虛線表示正常工作情況下水位升降的上下限，在正常供水時，水位應控制在兩條虛線代表的水位之間。</p><p>　　B測量水位下限，C測量水位上限，A接+5V，B、C接單片機P1.0,P1.1并經(jīng)電阻R接地。<

12、;/p><p>　?。?）在水塔無水或水位低于下限水位時，</p><p>　　B、C為斷開，B、C兩點電位為零(低電平</p><p>　　“0” )，需要水泵供水，單片機輸出信號，</p><p><b>　　控制電機工作供水。</b></p><p>　　（2）水位上升到B點，B接通，B點電位變

13、</p><p>　　為高電平“1”，C開關(guān)仍斷開，C點仍為</p><p>　　低電平，應維持現(xiàn)狀水泵繼續(xù)供水。</p><p>　?。?）當水位上升到C點時，C接通。這時B、C均接通，B、C兩點都為高電平，表示水塔水位已滿，需水泵停止供水，單片機輸出信號，控制電機斷電停止供水。</p><p>　?。?）由于供水使水塔水位開始下降，水位在

14、降到B點之前，B點電位為高、C點電位為低，應維持供水狀態(tài)不變。</p><p>　?。?）當水位降到下限B點以下，B、C兩點電平都為低時，單片機輸出控制，回到（1）狀態(tài)，使電機啟動水泵供水。 </p><p><b>　　AT89s52簡介</b></p><p>　　兼容MCS51微控制器,8K字節(jié)FLASH存貯器支持在系統(tǒng)編程ISP 100

15、0次擦寫周期；</p><p>　　256字節(jié)片內(nèi)RAM,工作電壓4.0V到5.5V,全靜態(tài)時鐘0 Hz 到33 MHz,三級程序加密；</p><p>　　32個可編程IO口,2/3個16位定時/計數(shù)器,6/8個中斷源,全雙工UART；</p><p>　　低功耗支持Idle和Power-down模式,Power_down模式支持中斷喚醒； </p>

16、<p>　　看門狗定時器,雙數(shù)據(jù)指針,上電復位標志. </p><p><b>　　2、硬件設(shè)計</b></p><p>　　（1）電路板設(shè)計如圖：用80C51設(shè)計一個單片機最小控制系統(tǒng)。其中P1.0接水位下限傳感器；P1.1接水位上限傳感器；P1.2輸出經(jīng)Q0電流放大后接光電耦合器，接通繼電器，帶動電機控制水泵工作；P1.3輸出經(jīng)反相器后接LED，當出現(xiàn)

17、故障時LED閃爍；P1.4輸出經(jīng)反相器后接蜂鳴器，當出現(xiàn)故障時報警。</p><p>　　（2） 用塑料尺、銅板、導線等設(shè)計一個水塔水位傳感器。</p><p>　　其中A電極置于水位10cm處，接5V電源的正極；</p><p>　　B電極置于水位15cm處，經(jīng)5.1K的下拉電阻接單片機P1.0口；</p><p>　　C電極置于水位20

18、cm處，經(jīng)5.1K的下拉電阻接單片機P1.1口。</p><p>　　兩個水位信號由P1.0和P1.1輸入，這兩個信號共有四種組合狀態(tài)。如下表所示。其中第三種組合（b=1、c=0）正常情況下是不能發(fā)生的，但在設(shè)計中還是應該考慮到，作為一種故障狀態(tài)。</p><p>　　C(P1.1) B(P1.0) 操作</p>

19、<p>　　0 0 電機運轉(zhuǎn)</p><p>　　0 1 維持原狀</p><p>　　1 0 故障報警</p><p>　　1

20、 1 電機停轉(zhuǎn)</p><p><b>　　原理圖：</b></p><p><b>　　3、軟件流程和程序</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　實驗程序：

21、</b></p><p>　　#include <reg51.h></p><p>　　sbit P1_2=P1^2 ;</p><p>　　sbit P1_0=P1^0;</p><p>　　sbit P1_1=P1^1;</p><p>　　sbit P1_3=P1^3;</p&g

22、t;<p>　　void delay(unsigned char i);</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0x00;</b></p><p><b>　　P1_2=0;</b>

23、;</p><p>　　if(P1_0==1&&P1_1==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1_2=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if (P

24、1_1==1&&P1_0==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1_2=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if (P1_1==0&&P1_0==0)<

25、/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1_3=1;</b></p><p><b>　　P1_2=1;</b></p><p>　　delay(100);</p><p><b>　　P1_3=0;</b>

26、</p><p>　　delay(100);</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　秒表程序</b></p><p>　　#include <reg52.h></p

27、><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　uint counter;</p><p>　　uchar ge,shi,bai;</p><p>　　uchar duanma[]={0x28,0x7e,0x

28、A2,0x62,0x74,0x61,0x21,0x7A,0x20,0x60,0xff};</p><p>　　uchar weima[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfd,0xfe};</p><p>　　void display(uchar one,uchar two,uchar three);</p><p>　　void init(

29、);</p><p>　　void delay(uchar i);</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{init();</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b&g

30、t;</p><p>　　display(ge,shi,bai);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(uchar one,uchar two,uchar three)</p><p>

31、<b>　　{P0=0xff;</b></p><p>　　P2=weima[0];</p><p>　　P0=duanma[one];</p><p><b>　　delay(2);</b></p><p>　　P2=weima[1];</p><p>　　P0=duanm

32、a[two];</p><p><b>　　delay(2);</b></p><p>　　P2=weima[2];</p><p>　　P0=duanma[three];</p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　}<

33、;/b></p><p>　　void delay(uchar i)</p><p>　　{uchar k,j;</p><p>　　for(k=0;k<i;k++)</p><p>　　for (j=0;j<255;j++);</p><p><b>　　}</b></p

34、><p>　　void init()</p><p>　　{TMOD=0x10;</p><p>　　TH1=15536/256;</p><p>　　TL1=15536%256;</p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p><b>　　ET1=

35、1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p>　　counter=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void time_0() interrupt 3</p><p>　　{unsigned char

36、 i;</p><p>　　TH1=15536/256;</p><p>　　TL1=15536%256;</p><p><b>　　i++;</b></p><p>　　if(i==20) {i=0;counter++;}</p><p>　　if(counter==1000)counter=

37、0;</p><p>　　bai=counter/100;</p><p>　　shi=(counter%100)/10;</p><p>　　ge=counter%10;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4、調(diào)試結(jié)果</b></p&

38、gt;<p>　　(1) 在Kerl-uVision上單步調(diào)試，觀察累加器寄存器存儲器的運行之間是否正常。</p><p>　　(2) 將程序下載到仿真儀上，進行模擬仿真，檢查程序工作是否正常。</p><p>　　(3) 將模擬水塔、傳感器、控制電路和水泵聯(lián)成一個完整的系統(tǒng)，進行整機調(diào)試，觀察系統(tǒng)工作是否正常。</p><p>　　四、課程設(shè)計的體會

39、和發(fā)生的問題</p><p>　　經(jīng)過此次課程設(shè)計，其中有過懊惱，有過欣慰，有過開心，有過焦急，但更多的是感慨。從理論到實踐，所謂受益匪淺，使我學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固以前所學過的知識，而且學到了很多書本上所沒有學到過的知識。</p><p>　　從剛開始的無從下手，在各位老師與同學的精心指導與幫助下，開始在腦海里有了大致的模塊，再經(jīng)過電路程序的設(shè)計，分析，組裝，繪制。<

40、/p><p>　　首先從焊接角度來講，經(jīng)過了將近兩個星期的焊接，雖然一塊萬能電路板上只需要我們焊接7個電路元件，但是我的焊接技術(shù)實在是不怎么高，焊出了許多的虛焊點，導致第一次的電路板測試中沒有得到預期的結(jié)果，不過我們3個人一組，最終還是焊接好了一塊電路板。</p><p>　　其次，從調(diào)試程序階段來說，我們的仿真圖就畫了整整一個下午，才讓電機轉(zhuǎn)動，接下來的編程中，總是出現(xiàn)在電機該停止的時候出現(xiàn)

41、了電機的反轉(zhuǎn)，經(jīng)過了多次的實驗，才知道是電動機用錯的的緣故。改了電動機的類型之后，電機的轉(zhuǎn)動才恢復了正常。從中說明了我們對軟件的操作熟練程度還遠遠不夠。以后要多加強這方面的聯(lián)系。</p><p>　　最后從合作角度考慮，我們這次為期2個星期的單片機課程設(shè)計，使我充分認識到“三人行，必有我?guī)熝?。”這句話的深刻含義，因為沒有鄒浙湘老師的耐心教導和正確地課程指導，還有我們組其他兩人的團結(jié)合作，面對困難永不放棄的精神使我

42、們完成了這次單片機的課程設(shè)計。這兩個星期我所學到的做人做事的道理和永不放棄的精神講永遠激勵著我未來的人生道路。勇往直前。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，使我懂得了理論知識與時間相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實踐動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到的種種問題，困難重重，但可喜的是最終都得到解決。最后，我從這次電子實習里深刻的體會到了一個很重要的道理，就是做什么事情都

43、是不容易的，要做就要把它做完，做對，做好。所以必要的時間和功夫還是需要花的。正如詩人陸游《冬夜讀書示子律》里所云“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行?！边@就是我深刻體會到的道理。</p><p><b>　　五．參考文獻</b></p><p>　　[1] 曹琦：一種節(jié)能的變壓變頻供水系統(tǒng)[J]，變頻器世界，2006，（7）：133-137</p><

44、p>　　[2] 李克儉、饒滿和：水塔水位控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J]，廣西工學院學報，2006（4）</p><p>　　[3] 何立民：《單片機應用技術(shù)選編》……北京航空航天大學出版社</p><p>　　[4] 李朝青：《單片機原理及接口技術(shù)》……北京航空航天大學出版社</p><p>　　[5] 劉和平：《單片機原理及應用》……重慶大學出版社</p&