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1、水塔自动控制湖南省娄底职业技术学院毕业设计（论文） 课题 水塔自动控制系 部： 机 电 工 程 系 专 业： 电 气 自 动 化 班 级： 09电气大一班 指导老师： 曹 胜 男 姓 名： 唐 磊 同 组 人： 周军, 罗建明 学 号： 200904010120 日期：2011 年 12 月 03 日 摘 要 大型水塔水箱是很多公司生产过程中必不可少的部件，它的性能和工作质量的优良不仅仅对生产有着巨大的影响，而且也关系着生产的安全。在过去，大量的对水箱操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控水箱的环境，夜间的监控等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监则
2、器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。所以，对水塔控制，如果能够使用精密的而且完全会严格按照生产规定运行的自动化系统，可以最大限度的避免事故的几率，同时也能节省资源并能有效提高生产的效率。单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以单片机80C51蕊片为核心控制水塔的水位，并实现了报警系统和手动、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。【关键词】单片机 水位控制 报警系统 单片机80C51蕊片目录摘要2目录3第一章 引言4第二章 单片机水塔水箱水位控制器的原理.52.1 单片机概述.52.1.1 单片机的发展概况52.1.2
3、80C51系列单片机62.2 水塔水箱给水设备原理.62.2.1 80C51单片机控制部分结构说明62.2.2 单片机水箱控制系统工作原理7第三章 单片机水塔水箱水位控制器硬件设计83.1 单片机水塔水箱水位控制器系统硬件简介.83.1.1 数据采集及处理模块83.2 80C51水箱控制系统主控硬件部署方案.143.2.1 80C51单片机实现控制功能说明143.2.2 74LS373芯片实现系统功能说明153.2.3 EPROM2764芯片实现系统功能说明16第四章 单片机水塔水箱水位控制器程序设计194.1 程序概要设计.194.2 控制器程序原理.194.2.1 系统主程序原理以及流程框
4、图194.2.2 自动模式子程序原理以及流程框图204.2.3 手动模式子程序原理框图以及流程框图21结束语24致 谢25参考文献.25程序. 26第一章引言水塔水箱水位控制系统是我国广泛应用的供水系统，传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点，而自动控制的原理，一句用水量的变化自动调节协同的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，从而提高了供水系统的质量。而且成本低，安装方便，经过多次的实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。该系统采用单片机实现了水塔水位的自动控制，设计出一种成本低、高实用价值的水塔水位控制器。它能自动完成上水停水的全部循环，保证液面高度处于较
5、理想的范围内，它结构简单，制造成本低，灵敏度高，节约能源显著，适用于各种高层液体储存的理想设备。不论社会经济如何飞速，水在人们正常生活和生产中起着重要的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失，从而对供水系统提出了更高的要求，满足及时、准确、安全充足的供水。如果仍然使用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，由此必须进行自动化控制系统的改造。从而实现提供足够的水量、平稳的水压、水塔水位的自动控制有设计成本低、高实用价值的控制器。单片机，一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分，它的诞生使众多自动化控制系统得以实现。单片机以它功能强大，设计
6、简单，制造廉价，支持指令集较多。所以应用到众多系统开发中。因此，基于单片机的水塔水箱水位控制器研究有着重要的意义。第二章 单片机水塔水箱水位控制器的原理2.1 单片机概述单片微型计算机（Single Chip Microcomputer,SCM）简称单片机，是把微型计算机的基本功能部件（中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时/计数器以及I/O接口等）集成在一块芯片上的一种微型计算机。随着SCM在架构上的不断发展，新一代单片机不断涌现，这些单片机的控制功能被不断扩充，许多外围功能部件被内装化，如A/D、PWM、WDT等，所以已不能用SCM来准确表达其内涵了。目前国际上统一称单
7、片机为MCU。在国内，因单片机一词已约定俗成而继续沿用，但其内涵应该对应MCU。由于单片机主要是面向控制的，因此又称其为微控制器。2.1.1 单片机的发展概况单片机的诞生是计算机发展史上一个重要的里程碑，标志着计算机在控制领域形成了一个独立的分支嵌入式系统，从此计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支齐头并进的时代。从其诞生至今的30年，单片机已发展形成上百种系列的近千机种。以领跑的Inter公司MCS系列单片机为主线来看，单片机的发展大致经历了以下几个阶段：1976-1979年为单片机的探索阶段。1976年Inter公司推出MCS-48系列单片机，将CPU和计算机基本功能部件集成
8、到一个芯片上，SCM一词即由此而来。第一代8位通用单片机的诞生，开创了嵌入式系统与通用计算机完全不同的独立发展道路，表明Inter在工控领域的创新探索获得成功。1979-1982年为单片机完善阶段。1980年Intel公司在MCS-48基础上推出了MCD-51系列高性能8位单片机，开始配备串行通信接口(UART)，并奠定了典型的通用总线型的单片机架构。单片机发展到了一个全新阶段，应用领域更加广泛。1982-1990年为16位单片机更进一步发展阶段。1983年Inter公司推出了MCS-96系列单片机，将AD、PWM、WDT等用于测控系统的部件内装在芯片中，体现了单片机的微控制器特征。嵌入式计算
9、机系统走上了单芯片化发展道路。1989年以来为控制器的全面发展阶段，单片机正朝着高性能和多品种的方向发展。一方面，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位、16位、32位通用型单片机。1989年Inter公司推出的i80860，采用0.8m核心技术，晶体管数量为255万个，一度是世界上最快的超级单片机（RISC处理器）。另一方面，出现了小型廉价的专用型单片机。随着超大规模集成电路(VLSI)工艺技术发展，有可能把所需的外围电路全部装入单片机内，这种芯片称为系统级芯片。专用单片机的发展呈Soc化趋势是目前单片机的发展热点之一。2.1.2 80C51系列单片机此后，引领单片机发展的Inter公司忙
10、着开发其个人计算机微处理器，将其80C51内核使用权转让给Atmel、Philips、NEC、SST、Win bond等著名IC制造商。众多IC制造商竞相研制和开发与80C51单片机兼容的各具增强特色的单片机，如Atmel公司的89C51和89S51、Philip公司的P89C51、Win bond公司的W78E51B以及Hyundai公司的GMS97C51等。单片机园地里品种异彩纷呈，争奇斗艳。80C51变成有众多IC制造商支持并开发出上百个机种的大家族，先统一称其为新一代的80C51。2.2 80C51单片机控制系统原理2.2.1 80C51单片机控制部分结构说明本系统采用的单片机引脚具体
11、控制如下：P1口和P3口为输入输出检则信号和控制信号。下面是芯片引脚具体分配：P1.0：水位低低输入信号。（低0，高1）P1.1：水位低输入信号。（低0，高1）P1.2：水位高输入信号。（高1，低0）P1.3：手动与自动转换输入信号。（手动1，自动0）P1.4：M1起动KM1控制输出信号。（手动1，自动0）P1.5：M2起动KM1控制输出信号。（手动1，自动0）P1.6：M1开关状态输入信号。（开0，关1）P1.7：M2开关状态输入信号。（开0，关1）P3.0：水位低低报警输出信号。P3.1：水位低报警输出信号。P3.2：水位高报警输出信号。P3.4：手动起动M1输入信号，低电频有效动作。P3
12、.5：手动起动M2输入信号，低电频有效动作。P3.6：手动停M1输入信号，低电频有效动作。P3.7：手动停M2输入信号，低电频有效动作。2.2.2 单片机水箱控制系统工作原理 当水箱水位低时，起动M1、M2给水，水位上升到90%，停M1；当水箱水位低低（小于50%）时，同时起动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%以上才停止工作。 经过数据统计，得到以下数据： 水位从50%-70%，两台泵运行需要约10分钟；水位从70%-90%，一台泵运行需要约15分钟。水箱的水位一般保持在70%-90%。报警控制如下：当水位高与90开度的时候，由传感器经变送
13、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。手动的模式下，两台给水泵的运行控制可由人工自己操作。第三章 单片机水塔水箱水位控制器硬件设计3.1 单片机水塔水箱水位控制器系统硬件简介 水塔水位控制器是指应用在水塔上进行自动水位控制的仪器，一般是全自动型，能实现无人值守，缺水自动补水，水满,能自动停止进水。3.1.1 数据采集及处理模块 单片机是则量系统数据交换中
