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1、目 录引言-11 系统设计-21.1 方案比较-21.1.1 传感器选择方案-21.1.2 A/D转换方案-21.1.3 单片机复位方案-21.1.4 单片机起振方案-31.1.5 驱动显示方案-31.1.6 电机驱动方案-31.1.7 电机选择方案-31.2 方案论证-31.2.1 总体思路-31.2.2 设计方案-42 硬件部分-42.1 51LPC单片机简介-42.2 单元模块设计-42.2.1 A/D转换设计-42.2.2 起振电路设计-52.2.3 数码显示设计-52.2.4 电机驱动设计-62.2.5 电机控制-62.2.6 报警电路-82.3 系统整体分析-83 软件设计-83.
2、1 详细流程图-83.1.1 主程序-93.1.2 中断子程序-93.1.3 GAODU子程序-103.1.4 查表子程序-113.1.5 状态子程序-123.1.6 状态控制子程序-154 结论-18参考文献-19附录-20摘 要本设计从分析水位报警器的原理和设计方法入手，主要基于51LPC单片机的硬件电路和语言程序设计,实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。本控制系统由A/D 转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。同时对各个部分进行了详细的论述，并给出了主要的流程图和软件设计程序。这是个简单而灵敏的监测报警电路，操作简单
3、，接通电源即可工作。因为大部分电路采用数字电路，所以本水位监测报警器还具有耗能低、准确性高的特点。该系统设计新颖、简易，灵敏度高，工作稳定，能够显示当前水位、高低水位报警等功能。【关键词】51LPC单片机 ；水位自动控制 ； 继电器 ；自动保护引言在社会经济飞速发展的今天，水在人们正常生活和生产中起着越来越重要的作用。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。因此给水工程往往成为高层建筑或工矿企业中最重要的基础设施之一。任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对给水系统提出的基本要求。就目前而言，多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本
4、储水设备，由一级或二级水泵从地下市政水管补给。因此，如何建立一个可靠安全、又易于维护的给水系统是值得我们研究的课题。人类已经进入数字化时代。从计算机到 3G 数字通信，从娱乐使用的声像设备MP3、MP4、数字电视到军用雷达，数字技术的应用比比皆是。由于数字技术在处理和传输信息方面的各种优点，使数字技术的使用已渗透到人类生活的各个领域。因此，如何进行数字系统设计也便成为数字系统设计领域研究的热点课题。人们已采取了一定的节水措施，如红外线控制，并收到了一些成效。而某些场合如沟槽式小便池安装红外控制并不适用，而且由于频繁动作还会导致电磁阀寿命缩短，故障率增高，从而影响使用效果。在设计本电路过程中，我
5、们以单片机技术为核心，采取随机与定时供水相结合的方式设计出智能控制器。该电路结构简易，避免引入多种集成复杂电路模块，使人一看就不会觉得复杂难懂而感到头痛。而且当以下工作完成以后，最后就是对整个系统的做了一个简单调试。1 系统设计1.1 方案比较1.1.1 传感器选择方案传统的水位检测通过设检测点来完成对水位的检测。通常，由于受检测点物理体积的影响，水位检测点的数目有限，从而影响了后续电路控制的精度。本设计，采用新型水位传感器，可以达到对水位高度的精确检测，以利于提高后续电路控制的精度。1.1.2 A/D转换方案通过对传感器的选择，可知由传感器输出的水位高度信号是 010V 的直流电压。在设计中
6、，可以通过采样、保持电路对这一信号进行处理，将模拟信号转换为多个采样点信号。但这种处理方法由于受电路规模和采样精度的影响，不可能对水位信号作出精确的处理，近而也无法对电机、水位高度显示和报警作出精确的控制。因此，本设计中采用集成芯片ADC0809 对010V 的直流电压进行处理。可以达到：（1）电路简洁、明了。（2）高转换精度。（3）高控制精确。1.1.3 单片机复位方案RST/VPD:复位/备用电源线，可以使单片机处于复位（即初始化）工作状态。通常，单片机的复位有自动上电复位和人工按钮复位两种，图1.1 给出了它们的电路。考虑到，水塔与居民生活密切相关，当因特殊原因导致单片机掉电，需单片机立
7、即自动复位（如：夜间短时间停电，导致本系统停止工作），故本设计采用上电复位方式。(a)上电复位电路 （b）开关复位电路图1.1-复位电路1.1.4 单片机起振方案XTAL1 和XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器，石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。也可以采用外部时钟源驱动器件。考虑到设计、使用的方便，本设计中采用片内时钟驱动。即XTAL1 和XTAL2 只需外接晶振（配上相应的电容），便可以给单片机提供相应的时钟频率。1.1.5 驱动显示方案本设计中需将水塔水位高度在数码管中进行显示，有两种方案选择：（1）利用 MAX7219 进行驱动：MAX7219 是一种高集成化的串行输入/输出的共阴极 LED 显示驱动器。每片可驱动8 位7 段加小数点的共阴极数码管，可以数片级联，而与微处理器的连接只需3 根线。MAX7219 内部设有扫描电路，除了更新显示数据时从单片机接收数据外，平时独立工作，极大地节省了MCU 有限的运行时间和程序资源。（2）利用74LS48 驱动数码管：与单片机连接较为复杂，需占用单片机8 个端口。且在与数码管连接时需附加上拉电阻
