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1、12011 年至 2012 年第 1 学期单片机原理与应用课程设计班 级 1006402 指导教师 涂 立 李 旎 学生人数_ _3_ _设计份数 1 22011 年 12 月 23 日水位监控系统的课程设计报告1006402-08 邓于杰1006402-21 陈炎亮1006402-30 袁远震一.设计时间2011 年 12 月 19 日-23 日二.设计地点一实验楼 401 机房三.设计目的1.掌握 51 单片机的基本硬件结构及工作原理。2.熟悉关于 51 单片机系列的程序编写，并学会基本程序的设计。4.了解 51 系列单片机的有关控制系统的相关知识。3.学会将理论赋予实践，逐步掌握运用理论
2、知识解决实际问题的方法。四.设计小组成员及分工1006402-08 邓于杰（实验报告的书写）1006402-21 陈炎亮（电路原理图）1006402-30 袁远震（流程图、程序编写）五.指导老师涂立（副教授） 李旎（讲师）六.设计课题基于 51 型单片机的水位监控系统七.基本思路及关键问题的解决方法需求分析：1.水位监控用发光二极管来传达信息。分别用黄绿红三种颜色的灯表示低水位、正常水位和警戒水位。当水位线处于警戒水位区时，报警器也同时响。2.当被监测水位处于低水位区时，黄色的发光二极管被接通，提示水位线处于低水位。3.当被监测水位处于正常水位时，绿色的发光二极管被接通，提示水位线处于正常水位
3、。4.当被监测水位处于警戒水位时，红色的发光二极管被接通，报警器发出警报，提示水 位线处于警戒水位。3八.流程图及电路图流程图说明：1.声明单片机几个用到的引脚的功能，包括黄绿红三个发光二级管，三个水位线，报警器。2.延时程序的编写。3.主程序中，进行水位扫描，并进行监控与报警。当水位线在低水位时，黄灯亮，当水位线处于正常水位时，绿灯亮，黄灯灭，当水位线到达警戒水位时，红灯亮，绿灯和黄灯灭，报警器报警。4.回到主程序开头，重新扫描。开 始声 明引 脚的 功能 包括 灯， 报警 器， 水位 。延 时程 序V o i dd e l ay （ ）主 程序W 1 =0 ?黄 灯L E D1 = 1W
4、2 =0 , W 1= 0 ?绿 灯L E D2 = 1黄 灯L E D1 = 0W 3 =0 , W 2= 0 , W1 = 0 ?延 时 d e l a y ( 1 0 0 0 )W 3 = 0 , W 2 = 0 , W1 = 0 ?红 灯 L E D 3 = 1黄 灯 L E D 1 = 0绿 灯 L E D 2 = 0报 警 器 b e e n = 1YYNNNYNY4图 1. 流程图图 2. 电路图表 1. 元件清单名称 型号 数量单片机 DP-51PRO 1晶振 12MHx 1发光二级管 06+ DIP 20000 3电容 30pF 2蜂鸣器 pac-1201 1电路图工作原理：
5、当水位线达到低水位低于正常水位时，W1 接地，W1=0，P0.0=1，黄灯亮，表示水位处于低水位区；当水位达到正常水位低于警戒水位时，W1W2 接地，W1=0，W2=0，P0.0=0，P0.1=1，绿灯亮，表示水位处于正常水位区，当水位线超过警戒水位时，W1W2W3 接地，W1=0，W2=0，W3=0，P0.0=0，P0.1=0，P0.2=1，P2.2=1，红灯亮，警报器响，表示水位线已经达到了警戒水位。九.实验过程1.打开 keil 软件，建立一个新工程，单击【工程】在下拉菜单中找到【新建工程】选5项，如图 3 所示：图 3. 新建工程2.选择工程要保存的路径，并且输入工程文件名。Keil
6、的一个工程里通常含有很多小文件，为了方便管理，一般将一个工程放在一个独立的文件夹下，比如保存到单片机课程设计文件夹，工程文件的名字为“课程设计” ，如图 4 所示：图 4. 工程命名3.单击保存后会弹出一个对话框，要求选择单片机的型号，可以根据使用的单片机来选择。根据我们实验的情况，在这里我们选择 Atmel 的 AT89C52 ，选择后单击确定,如图5 和图 6 所示：6图 5. 单片机的选择图 6. 型号选择4.在选定好单片机后，单击左上角的【文件】菜单中的【新建】菜单项，或单击界面上的快捷键图标 。如图 7 所示：7图 7. 新建文件5.新建文件后的窗口界面如图 8 所示：图 8. 新建
7、后的窗口6.此时光标在编辑窗口中闪烁，可以输入用户的应用程序，但此时这个新建文件与刚刚建立的工程还没有直接的联系，单击图标 ，输入要保存的文件名，我们把文件命名为“水位监控.c” 。这里的文件名不一定要和工程名相同，可以随意填写文件名，但文件名后面必须加上“.c”的后缀，然后单击【保存】按钮。窗口界面如图 9 所示：8图 9. 新建文件的保存7.回到编辑界面，单击【目标 1】前面的“+”号，然后在【源代码组 1】单击右键，弹出如图 10 所示的菜单，然后点击【添加文件到源代码组 1】 ，出现如图 11 所示的窗口：图 10. 添加源代码组9图 11. 源代码组的选择8.选中【水位监控】 ，单击
8、【Add】按钮，再单击【Close】按钮，然后再单击左侧【源代码 1】前面的“+” ，接着便可以在编辑窗口中编写程序，屏幕窗口如图 12 所示：图 12. 打开编译窗口9.编写好程序后就要进行程序的编译，单击工具栏上的 进行编译，在编译过程中如果出现错误，修改程序直到没有错误为止，然后在依次点击 和 ，在此过程中出现错误的，也要修改程序直到没有错误为止，编译过程中出现警告一般可以不必考虑，但特殊时也要通过修改程序消除警告。程序编译如图 13 所示：10图 13. 程序编译10.把文件转化成十六进制文件，点击【工程】在下拉菜单里找到【为目标目标 1设置选项】 。如图 14 所示：图 14. 十六
9、进制文件的转化11. 单击【为目标目标 1设置选项】 。在弹出的对话框中找到【时钟（MHx） （X） 】将时钟晶振改为 12.0。情况如图 15 所示：11图 15. 调改晶振12.再在刚才对话框上面一行菜单中单击【输出】 ，在产生 HEX(X)前的方框打钩，然后点击确定。如图 16 所示：图 16. 十六进制文件选择13.此时点击 和 再编译一次程序，系统会生成后缀名为.HEX 的文件。如图 17 所示：12图 17. 十六进制文件的生成14.用 DP-51PRO 试验仪（如图 18）进行实验。把 P1.0、P1.2、P1.3 分别接警戒水位、正常水位、低水位，P0.0、P0.1、P0.2
10、分别接黄灯、绿灯、红灯，P2.2 接报警器。图 18. DP-51PRO 试验仪15. 对 DP-51PRO 试验仪上电。打开 DPFlash 软件会出现如图 19 界面：13图 19. DPFlash 软件窗口16. 点击栏中的【文件】在下拉菜单里找到【装载】 ，如图 20 所示：图 20. 装载文件17.点击【装载】 ，或者直接点击工具栏里图标 ，点击后会弹出图 21 所示的对话框：14图 21. 选择要装载的文件18. 找到刚刚所建立的文件，点击后按打开按钮对话框就会消失。然后单击左下角的【编程】会弹出图 22 所示的对话框：图 22. 烧录文件19. 单击【编程】后，软件开始把程序烧入
11、试验仪，烧片的过程如图 23 所示：图 23. 烧录过程和结果20. 当烧片完成后，点击退出就行了。关闭 DPFalsh 软件。把 DP-51PRO 单片机仿真试验仪 A1 区的工作模式选择开关（MOD_sw1）切换到 RUN 处，然后按一下复位键（RST） ，程序即开始运行。观察实验运行的情况是不是符合设想的实验现象。15十.调试过程出现的问题及相应的解决方法1.程序不能烧录到实验箱上。检查实验箱的工作模式开关 MOD_SW1 是否还处于 RUN 上，看导线是否接触不良，检查程序是否出现了逻辑错误，需进一步调试。2.实验的现象跟预期的不相同。进一步检查程序在某些小细节上是否存在一定的问题，不
12、能实现实验的现象，或者检测实验板上的某些功能能否正常工作。十一.课程设计心得体会在这次课程设计中，我们这一组课程设计的题目是有关水位监控系统的实验。这样的题目应该是比较容易的，因为原理很简单，并不需要复杂过程。刚开始，我们是想到用一个传感器接在水中，通过水的压力来实现水位的监控，从这方面入手就得考虑传感器的合理应用。但后来，我们组并没有用这个方法，而是直接在几个不同深度的水位地方接几根导线，这样当水涨上来时，导线就与地相连，再通过连接的发光二极管的亮灭得知水位高低，从而实现水位的监控。这样的方法就比较简单了。一个组三个人，一人负责原理图，流程图设计，一人负责编程序，一人负责设计报告的书写，充分
13、发挥了团队合作的精神，这也是我们将来走向社会，走向岗位须有的一种精神。一次课程设计，不仅仅是做题目那么简单，在其中我们可以学到很多东西，还可以发现自己的许多不足之处。通过课程设计，我们可以把自己在课堂上学到的东西运用到实践中来，而且，所用到的还不止是单片机这一门课程的知识。例如，其中还包括了物理，数字电路等。要想做好课程设计，就要对单片机的结构有一个比较系统的了解，要有一个清晰的思路，完整正确的流程图和原理图，这样才能不走弯路。在程序的编写和实验的过程中，要让设计的思想透彻明了，让别人看了程序就知道这是如何实现的，实验时要注意各方面的操作，并观察现象是否如预想的那样。一门课程的课程设计，反映的
14、是一个从理论到实际应用的过程，所以这样的课程设计是很有意义的。通过这次为其五天的课程设计，让我们对单片机有了更深层次的了解，也学会了如何把理论应用到实际中来。这对我们的专业也有不小的启迪。从这次课程设计中，使我们懂得了什么是学以致用只有运用了才能将所学知识真正领悟，我们要写学不仅是编程，更重要的是提高分析和解决问题的能力！十二.源程序/*基于 51 单片机的水位监控系统*/#include#define uint unsigned intsbit W3=P10; /警戒水位sbit W2=P11; /正常水位sbit W1=P12; /低水位sbit LED1=P00; /黄灯sbit LED
15、2=P01; /绿灯sbit LED3=P02; /红灯sbit been=P22; /报警器void delay(uint num) /延时程序，延时 num 毫秒16uint i,j;for(i=num;i0;i-)for(j=110;j0;j-);void main() /主函数if(W1=0) /扫描低水位LED1=1; /黄灯亮if(W1=0&W2=0) /扫描正常水位LED2=1; /绿灯亮LED1=0; /黄灯灭if(W1=0&W2=0&W3=0) /扫描警戒水位delay(1000); /延时 1s，消除浪花的影响。if(W1=0&W2=0&W3=0) /重新扫描警戒水位LED3=1; /红灯亮LED2=0; /绿灯灭LED1=0; /黄灯灭been=1; /报警器报警十三.参考文献1范茂生,陆石辉,黄少先.水电站单片机水位自动测量装置J.人民珠江,2001, (04). 2陈文涛,鲁凯生.单片机水位控制系统的设计与实现J.微型机与应用,2001,(09). 3蔡黎.一种基于单片机的水位自动控制系统设计J.仪器仪表用户,2007,(04). 4聂毅.单片机控制的水位与降雨量监测系统J.微计算机信息,2003,(04).5刘杰英.水位监测系统设计J
