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1、 数理与信息工程学院数理与信息工程学院 单片机原理及应用单片机原理及应用期末课程设计期末课程设计题题 目：目： 水箱水位单片机控制系统 专专 业：业： 计算机科学与技术（专升本） 班班 级：级： 计算机 071 班 姓姓 名：名： 李 宜 桥 学学 号：号： 07191111 指导老师：指导老师： 余 水 宝 成成 绩：绩： ( 2008.6 )目 录第第 1 节节 引引 言言.31.1 水箱水位单片机控制系统概述.31.2 本设计任务和主要内容.3第第 2 节节 系统主要硬件电路设计系统主要硬件电路设计.52.1 单片机控制系统原理.52.2 单片机主机系统电路.62.2.1 时序.72.2
2、.2 89C51 引脚电路及其功能.8第第 3 节节 系统的软件设计系统的软件设计.113.1 系统主程序设计.113.2 自动模式子程序设计.113.3 手动模式子程序设计.133.4 延时 1S 子程序设计 .153.5 延时 6S 子程序设计 .153.6 有无键合子程序设计.15第第 4 节节 结束语结束语.17参参 考考 文文 献献.18基于单片机的水箱水位控制系统基于单片机的水箱水位控制系统数理与信息工程学院 07 计算机专升本 李宜桥指导教师：余水宝 第第 1 1 节节 引引 言言 在人们的日常生活中，房顶水箱水位大都未能实现自动控制，水箱中水位的高低常由水电管理人员进行控制。不
3、仅浪费人力又会造成不必要的资源浪费。这在电厂中等大型厂房显得尤为突出。为了解决经常停水和有效的避免水资源的浪费，节约能源。设计了一个适用于电厂用水系统的水箱水位控制器。本系统以 8051 单片机为核心控制，以电厂 600 立方米的水箱为例，实现了报警和手动、自动切换功能。该系统操作方便、性能良好，比较符合电厂生产用水系统控制的需要。本文还详细地给出了相关的硬件框架和软件流程图，并编制了相应的汇编语言程序。1.11.1 水箱水位单片机控制系统概述水箱水位单片机控制系统概述 水是动植物体内和人的身体中不可缺少的物质，可以说，没有水就没有生命的存在。工农业生产中也不能离开水，水是工农业生产的重要原料
4、。在农业生产中消耗的淡水量占人类消耗淡水总量的 60%80%，工业上也要用大量的水进行生产。在自然界中淡水量不到水总量的 1%。据 21 世纪城市水资源国际学术研讨会透露，联合国已经把我国列为世界上 13 个最缺水的国家之一，目前我国人均用水量是世界人均用水量的 30%左右。人类现在用水量越来越大，且污染也越来越严重，这就要求我们要保护水资源。但是人民并没有意识到该问题的严重性，浪费水资源的现象在现实生活中还时有发生。例如居民生活区楼层顶楼的水箱的浪费问题就很严重。不仅要安排人力去人为的检测水位，而且还测不准。不仅造成水资源的浪费还造成财力的浪费。所以我们何不设计一个自动检测水位的系统呢，这样
5、既不需要安排人力去检测，减少了财力的开支。又加强了测量的精度，减少了水资源的浪费。1.21.2 本设计任务和主要内容本设计任务和主要内容本论文主要研究水箱水位控制器系统。实现了水位报警和手动、自动切换功能。操作方便、性能良好。主要内容如下： 当水箱水位低时，启动 M1、M2 给水，水位上升到 90%，挺 M1.当水箱水位低于 50%时，同时启动 M1、M2，当水位上升到 50%以上 70%以下时，停M2，M1 继续运行到水位上升到 90%才停止工作当水位高与 90 开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LG 闭合，系统水位高报警。当水位低于 75 开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LD 闭
6、合，系统水位低报警。当水位低与 50 开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LDD 闭合，系统水位低低报警。手动/自动模式转换控制如下：全自动模式下，系统自动判断水位的状况，选择不同的工作状态。在手动的模式下，两台给水泵的运行控制可由人工自己操作。第第 2 2 节节 系统主要硬件电路设计系统主要硬件电路设计 2.12.1 单片机控制系统原理单片机控制系统原理 系统电路示意图如下:图 2-1 系统电路示意图系统结构设计图如下:图 2-2 单片机控制系统结构图其中 M1、M2 为给水泵机组，LG、LD、LDD 分别为水位高、水位低、水位低低浮球开关，当水位高（大于 90 开度）时，LG 闭合，当水
7、位低（小于 75 开度）时，LD闭合，当水位低低（小于 50 开度）时，LDD 闭合。800 立方米水箱的控制器由 8051 系统构成。为避免电机的起停和电源波动时对电路的影响，输入输出均采用光电隔离。输出通过继电器，控制水泵机组的起停和报警，其电路图如下：图 2-3 单片机控制水泵起停报警图 给水泵电机主控回路图如下:图 2-4 给水泵电机主控回路图 2.22.2 单片机主机系统电路单片机主机系统电路目前，8051 单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统，以增强人机对话的功能。89C51 是
8、Intel 公司生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。每一个单片机包括：一个 8 位的微型处理器 CPU；一个 256K 的片内数据存储器 RAM；片内程序存储器 ROM；四个8 位并行的 I/O 接口 P0-P3，每个接口既可以输入，也可以输出；两个定时器/记数器；五个中断源的中断控制系统；一个全双工 UART 的串行 I/O 口；片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率是 12MHZ。以上各个部分通过内部总线相连接。下面简单介绍下其各个部分的功能。中央处理器 CPU 是单片微型计算机的指挥、执行中心，由它读人用户程序，并逐条执行
9、指令，它是由 8 位算术逻辑运算部件(简称 ALu)、定时控制部件，若干寄存器 A、B、B5w、5P 以及 16 位程序计数器(Pc)和数据指针寄存器(DM)等主要部件组成。算术逻辑单元的硬件结构与典型微型机相似。它具有对 8 位信息进行+、-、x、/ 四则运算和逻辑与、或、异或、取反、清“0”等运算，并具有判跳、转移、数据传送等功能，此外还提供存放中间结果及常用数据寄存器。控制器部件是由指令寄存器、程序计数器 Pc、定时与控制电路等组成的。指令寄存器中存放指令代码。枷执行指令时，从程序存储器中取来经译码器译码后，根据不同指令由定时与控制电路发出相应的控制信号，送到存储器、运算器或 Io 接口电路，完成指令功能。程序计数器 Pc 程序计数器 Pc 用来存放下一条将要执行的指令，共 16 位可对以 K字节的程序存储器直接寻址 c 指令执行结束后，Pc 计数器自动增加，指向下一条要执行的指令地址。CPU 功能，总的来说是以不同的方式，执行各种指令。不同的指令其功自略异。有的指令涉及到枷各寄存器之间的
