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1、摘要摘要 水塔水位控制系统，根据水位传感器得知水塔内水位情况，水位传感器分为上限位传感 器和下限位传感器，还有一个直接接上 5V 的传感器。当水塔上限位和下限位传感器电位 为 0 时，电机运转，期间电机状态不变，直到下限位传感器和上限位传感器的电位不为 0 时，电机停转。当发生下限位传感器电位为 0 而上限位传感器电位不为 0 时，电机停转并 报警。水塔水位控制电路设有光耦合器，通过光耦合器的通断控制电机运转与停转。同时 设有 LED 灯和蜂鸣器，报警时 LED 灯闪烁和蜂鸣器响。水塔水位控制器系统有四种状态， 分别为电机运转状态、电机停转状态、保持状态和报警状态。各种状态皆由水位传感器传 来
2、的信号来判定并由单片机输出信号来执行，由此使得水位控制在上限位和下限位之间。水塔水位控制系统的原理水塔水位控制系统的原理1、功能要求1）水塔水位下降至下线水位时，启动水泵上水。2）水塔水位上升至上线水位时，关闭水泵。3）水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。4）供水系统出现故障时，自动报警。 2、基本原理图图1 水塔水位检测原理图水塔水位检测原理图水塔水位控制原理图见图(1)，图中两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限，在正常供水时，水位应控制在两条虚线代表的水位之间。B 测量水位下限，C 测量水位上限，A 接+5V，B、C 接地。在水塔无水或水位低于下限水位时，B、C 为断开，B
3、、C 两点电位为零(低电平“0” )，需要水泵供水，单片机输出低电平，控制电机工作供水。水位上升到 B 点，B 接通，B 点电位变为高电平“1”，C 开关仍断开，C 点仍为低电平，维持现状水泵继续供水。当水位上升到 C 点时，C 接通。这时 B、C 均接通，B、C 两点都为高电平，表示水塔水位已满，需水泵停止供水，单片机输出高电平，电机断电停止供水。水塔水位开始下降，水位在降到 B点之前，B 点电位为高、C 点电位为低，单片机输出控制电平维持不变，仍为高。当水位降到 B 点以下，B、C 两点电平都为低时，单片机输出控制电平又变低水泵供水。 B 和 p1.0、C 和 P1.1 之间接 4.7k
4、的电阻（下拉电阻） ，目的是为了保护单片机。单片机9 接口用来复位。单片机 18 与 19 接口构成晶振 12.0MHz（一个机器周期为 1us） 三、水塔水位控制系统的软件设计 1、软件设计要求在水塔无水或水位低于下限水位时，B、C 为断开，B、C 两点电位为零(低电平“0” )，需要水泵供水，单片机输出低电平，控制电机工作供水。水位上升到 B 点，B 接通，B 点电位变为高电平“1”，C 开关仍断开，C 点仍为低电平，维持现状水泵继续供水。当水位上升到 C 点时，C 接通。这时 B、C 均接通，B、C 两点都为高电平，表示水塔水位已满，需水泵停止供水，单片机输出高电平，电机断电停止供水。水
5、塔水位开始下降，水位在降到 B点之前，B 点电位为高、C 点电位为低，单片机输出控制电平维持不变，仍为高。当水位降到 B 点以下，B、C 两点电平都为低时，单片机输出控制电平又变低水泵供水。 2、软件思路由于水位传感器与单片机的两个 I/O 口相连，故软件应该判定与水位传感器相连端 口的状态，当满足某个状态的时候，应该进行判定，符合的进入下一步，可使用条件语句 实现。软件程序流程如下图。P1.0=0？P1.1=1？P1.1=0？初始化延时 1s延时 0.2s，蜂鸣器报 警启动报警 CPL P1.4P1.3=1停机 P1.2=1停机 P1.2=1开始NYYNNY两个水位信号由 P1.0 和 P1
6、.1 输入，这两个信号共有四种组合状态。如表 1 所示。其中第三种组合（b=1、c=0）正常情况下是不能发生的，但在设计中还是应该考虑到，并作为一种故障状态。C(P1.1)B(P1.0)操作00电机运转01维持原状10故障报警11电机停转3、软件程序分析#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit xia=P10; sbit shang=P11; sbit guan=P12; sbit LED=P13; sbit jing=P14; void delay1ms(int i) /*1ms*/ int j;w
7、hile(i-)for(j=0;j125;j+); void delay500us() /*500us*/ int i;for(i=0;i62;i+); void beep() int j;for(j=0;j100;j+)jing=jing;delay500us(); void main() P1=0xff; while(1) if(xia=0delay1ms(1000);/*延时 1 秒*/ if(xia=0LED=0;beep();delay1ms(1000);/*延时 1 秒*/ if(xia=1delay1ms(1000);/*延时 1 秒*/ elsedelay1ms(1000);/
8、*延时 1 秒*/ 四、水塔水位控制系统的硬件电路设计 1、基本器件1、塑料桶一个(25-30cm)2、塑料尺 30cm 一个3、微型水泵 一个4、塑料管 2 米 5、光电耦合器 4N25 一个6、12V 微型继电器(TWTMP-53) 一个 7、电路板（6*4cm）一块8、薄铜片 2cm*10cm *o.5mm 一块9、直流稳压电源一台、PC 机一台、XL1000/XL2000 仿真仪一台。 10、其它：导线 2 米、二极管一个、PNP 三极管一个、4.7K 电阻 2 个、300 电阻 2个，12 针排针 1 片。11、电烙铁、焊锡、钳子、剪刀若干（各组共用） 。 3、电路基本电路图Q0LE
9、D光光51R01234P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0光光光光+9V+5V5.1KR15.1KR23 45M光光+5V图 2 水塔水位控制硬件图4、电路控制原理学习心得1通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关高频电子线路方面的知识，在设计过 程中虽然遇到了一些问题， 但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因 所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制 作，使我们掌 握的知识不再是纸上谈兵。2过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟， 不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践
10、行“过而能改，善莫大焉”的 知行观。这次 课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而 解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力， 不能遇到问题就想到要退缩， 一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的 事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知 难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜 悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！3课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门 讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同 时，设计让 我感触很深。使我对抽象的理论
11、有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了常用元件 的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方 法；以及如何提高电路的性 能等等，掌握了焊接的方法和技术，通过查询资料，也了解了收音机的构造及原理。 我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上 也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而 这是日后最实 用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。 这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想 我们都能变苦为乐，找寻有 趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可
12、以在实验结束 之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。4回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦 多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知 识，而且学 到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合 是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知 识与实践相结合起来，从 理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重 重，但可喜的是最终都得到了解决。5 实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契
13、，在成功后一起 体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美 的结果。6此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询， 只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。参考文献： 1 童诗白,华成英.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2006.5. 2 盛珣华,李润梅.计算机控制系统M.北京：清华大学出版社;北京交通大学出版社,2007.7 3 李全利.单片机原理及接口技术M.北京：高等教育出版社,2009.1 4 周树男,张伯颐.电路与电子学基础M.北京：科学出版社,2000 5 王松武,赵旦峰,于蕾.常用电路模块分析与设计指导M.北京：清华大学出版社，2007.4.
