《课程设计-单片机水塔水位控制[1]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计-单片机水塔水位控制[1]（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录第一章 系统整体设计说明1第二章 整体设计方案2第三章 设计系统方框图与工作原理33、1工作原理:33、系统结构框图：4第四章硬件设计及说明5、1硬件设计说明：54、2水位控制硬件设计:54、故障及水质监测硬件设计:64、4 水位显示硬件设计原理图:7第五章 软件设计与说明(包括流程图）85、1 软件设计:85、2 软件设计流程图：1第六章调试步骤、使用说明12第七章 设计总结1参考文献1附录4第一章 系统整体设计说明现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术与新工艺、新材料得发展为智能检测系统得发展带来了前所未有得奇迹。在工业、国防、科研等许多应用领域,智能检测系统正
2、发挥着越来越大得作用。检测设备就像神经与感官，源源不断地向人类提供宏观与微观世界得种种信息，成为人们认识自然、改造自然得有力工具。现代得广义智能检测系统应包括一切以计算机(单片机、PC机、工控机、系统机)为信息处理核心得检测设备。因此，智能检测系统包括了信息获取、信息传送、信息处理与信息输出等多个硬、软件环节.从某种程度上来说,智能检测系统得发展水平表现了一个国家得科技与设计水平。本课题研究得内容就是“水塔水位控制系统”。水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛,而以往水位得检测就是由人工完成得，值班人员全天候地对水位得变化进行监测,用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。然后主控室再开动电
3、机进行给排水。很显然上述重复性得工作无论从人员、时间与资金上都将造成很大得浪费。同时也容易出差错。因此急需一种能自动检测水位，并根据水位变化得情况自动调节得自动控制系统，我所设计得就就是这方面得课题. 水位检测可以有多种实现方法,如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等.本设计采用单片机进行主控制,在水水塔上安装一个自动测水位装置。利用水得导电性连续地全天候地测量水位得变化，把测量到得水位变化转换成相应得电信号,主控台应用单片微机对接收到得信号进行数据处理,完成相应得水位显示、控制及故障报警及显示水位等功能.第二章 整体设计方案本设计用805单片机为核心,由于单片机I管脚能够使用得只有P口，而设计
4、得要求就是利用引脚输入信号并对信号进行处理,并且要输出水位显示,故障报警,污水报警,启动停止水泵等功能,这样一来我们只用单片机得P1引脚就是远远不够得,（单片机得1，2与P得部分引脚不能用来信号得输入输出)因此我利用8255A对其引脚进行扩展, 通过8255得C口进行信号得输入并利用855A得口连接两个数码管来显示实际水位，当水位在不同得位置时利用程序控制将在数码管上显示这段时间得水位。并利用延时子程序来延时，延时时间1S，每间隔1系统将进行一次水位检测,当水位低于下限水位时将通过PC口输入信号并由825将信号送到单片机，通过单片机来控制水泵工作,同样当水位上升到上限水位时将通过PC口输入信号
5、并由8255A将信号送到单片机，通过单片机得1、6口来控制停止水泵工作，当处于上下线之间就是保持原有状态，并且此设计我还设计故障报警与水质检测,当检测到故障时通过PC口输入信号并由8255A将信号送到单片机，再由单片机得P1、5与P1、7口输出信号到发光二极管，通过二极管与水质有问题时我通过发光二极管来显示，同时停止系统工作。水位显示我设计得就是动态得,因此在设设计时我要设计一个延时子程序，延时时间2ms，通过延时子程序经过一段时间间隔后,再调用显示子程序。通过这种反复调用来实现LED显示器得动态扫描。第三章设计系统方框图与工作原理3、1工作原理：我们可以设置水位得上下限，在正常情况下，应保持
6、水位在上下限之间。为此,在水塔内得不同高度安装根金属棒,以感知水位变化情况。其中，棒处于下限水位，B处于上限水位，G浮球在上下水位之间,它可以在水面上浮动.水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动，以达到水位控制之目得。供水时，水位上升，当达到上限时，由于水得导电作用，G棒连通5V.因此,、B两端均为1状态,这时应停止电机与水泵得工作,不再給水塔供水。当水位降到下限时，A、B棒都不能与G棒导电，因此A、B两端均为0状态。这时，应启动电机，带动水泵工作，給水塔供水。当水位处于上下限之间时,G棒与A棒导通，因此B棒不能与棒导通，A端为1状态，端为0状态.这时，无论就是电机已在带动水泵給水塔供水,
7、水位在不断上升，或者就是电机没有工作,用水使水位在不断下降,都应继续维持原有得工作状态。为了满足本次课程设计得要求，我们还要显示上下限水位之间得几个数值,其电路得接法与A棒与B棒一样,都就是接一个电阻然后接地，然后将端口接到单片机上，通过单片机与显示器连接，以显示不同得水位值。由于本次课程设计不需要动态显示所以只需要一个显示器即可.3、2系统结构框图：该方案以单片机为核心，配以一定得外围电路与软件，以实现水塔水位控制得功能。它由硬件部分与软件部分组成。系统设计方案得硬件电路设计框图如下图1所示。图3、1 第四章 硬件设计及说明4、硬件设计说明：此设计也可以用OTEU来进行仿真，我们可以在此软件
8、中仿真有点繁琐，我得硬件仿真就是在试验台上进行得，但基本接线与下图2一样,由于试验台上没有水泵,我就用发光二极管来代替水泵,通过二极管就是否发光来显示出水泵就是否工作。用80C1设计一个单片机最小控制系统.其中PC0接水位上限传感器；PC1接水位下限传感器;PC输出后接光电耦合器,用来检测水得质量,1、输出后通过继电器控制水泵工作；1、输出后接LED,当出现故障就是LD发亮;P1、输出后接LED，当水出现浑浊时LED发亮.4、2水位控制硬件设计:用导电片、导线等设计一个水塔水位传感器。其中A电极置于水位m处经4、7下拉电阻接825A得PC1口, B电极置于水位12m处经4、7K下拉电阻接825
9、A得C0口,电极置于水位4m处经、7下拉电阻接8255A得PC2口,电极置水位6m处经4、K下拉电阻接8255A得PC4口,电极置于水位8m处经、7K下拉电阻接25A得PC5口并将它们全部接地。再设计一个导电浮球并在浮球上接5V电压。设计一个单片机至水泵得控制电路。要求单片机与水泵之间要用光电耦合器与继电器控制,计算出LD限流电阻，接好继电器得续流二极管.硬件仿真图如下： 图、3故障及水质监测硬件设计:利用光电传感器测出水得浑浊度并转换成电压与标准水质所得电压做与比较，通过PC3口接入单片机。利用发光二极管来显示。硬件仿真图如下:图4、4 水位显示硬件设计原理图：利用单片机与55连接，将显示水
10、位信号通过25A得PA口送到数码管进行显示.而我们通过单片机得1、0与P1、1来控制两个LED管硬件仿真图如下:图4、3第五章 软件设计与说明(包括流程图）5、1 软件设计:一个应用系统，要完成各项功能，首先必须有较完善得硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理得软件得支持，尤其就是单片机应用高速发展得今天,许多由硬件完成得工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂得硬件电路才能完成得工作，用软件编程有时会变得很简单,如数字滤波，信号处理等.因此充分利用其内部丰富得硬件资源与软件资源,采用MC51汇编语言与结构化程序设计方法进行软件编程.这个系统程序由主控程序、延时子程序,显示子程序组
11、成。其中主控程序就是核心。由它控制着整个系统程序得运行与跳转.流程图如图5所示。包括系统初始化，数据处理，故障报警等。 软件设计得具体步骤如下：当水位低于A时，由于极棒A与G、与G之间被空气绝缘，P1与PC0得到低电平,全置0，单片机控制电路使P、0置零，继电器吸合,启动水泵向水塔灌水； 当水位高于A低于B时,C1置，PC0置0，继电器常开触电自保，因此升到A以上时，继电器并不立即释放，电极仍然供水； 当水位达到B时，PC 、PC1均置,单片机控制电路使P3、0置1，继电器释放,水泵停止工作; 用水过程中,水位降到B以下,C0置，P置1，维持原状，电机不工作,直到降到以下,如此循环往复.系统出
12、现故障时，由P1、8置零,输出报警信号，驱动一支发光二极管1进行光报警。用水过程中,当光电传感器检测到水质有问题时，此时由P1、7口置零，输出报警信号，驱动一支发光二极管2进行光报警。若水泵工作则停止工作。、2 软件设计流程图： 流程图1：下图主要实现得就是控制水泵就是否工作，故障检测,水质检测得功能。图5、1如下图就是显示水位得子程序设计流程图,我们可以通过下面得子程序来显示水位,此时若水位低于导电片下我将其D显示水位为00,这就是水泵工作，若水位低于C导电片下我将其显示水位为02，若水位低于D导电片下我将其LED显示水位为，若水位低于E导电片下我将其L显示水位为06,若水位低于B导电片下我
13、将其LE显示水位为08,若水位高于与等于B导电片时我将其ED显示水位为12,停止水泵工作。图、2第六章 调试步骤、使用说明1)硬件得调试机器故障排除硬件得调试在上电后得工作就是不就是正常，主要包括不插单片机得调试与插上单片机得检测.2) 无单片机得调试无单片机调试主要检查电路工作就是否正常，调试数码管就是否点亮，显示数据就是否正确,具体步骤如下：A：打开电源,将输出电压调到5伏,然后关闭电源.B：将电路板得火线与电源正极相连，地线与负极相连。:打开电源,用万用表检测电路板就是否有输出电压,如果有就就是好得,没有就要检测就是否有短路。：电路检查完后，关闭电源，用一根导线与电源负极相连,然后打开电
14、源，用导线得另一端逐个与P0、P2口得管脚接触,瞧数码管显示就是否正确。调试过程中遇到得问题及解决办法:(1)上电后,用导线一端接低电平,另一端逐一连接P0、P2管脚，数码管显示不正常,检测后发现管脚有短路现象，将短路管脚重新焊接后，显示正常。（2）反复调试几次后，发现电路不稳定，有时没反应。仔细分析后，觉得就是稳压管有问题，拆除后直接接5V电压源,问题解决。（3） 有单片机得调试加上单片机,目得就是瞧单片机能否正常工作，有效地控制显示数据。编写一个小程序,烧入芯片中加点调试。将编好得程序进行编译，即将*、A文件转化为*、BIN文件，然后烧入片子.程序得编译与烧入将在以后介绍。把单片机A89C
15、接入底座插入底座,加电,瞧各位显示就是不就是正确。用复位键瞧显示就是否正确，如果稳定，表示调试成功.调试过程中遇到得问题:上电后，用示波器检测30脚,发现没有时钟频率输出,仔细分析发现30脚没接高电平,重新焊接后，输出漂亮得时钟脉冲。第七章设计总结本次课程设计我们设计得就是水塔水位控制。整个设计过程就就是一个不断熟悉与掌握单片机系统设计方法得过程。这个过程又似一个探索与发现得过程，在这个过程中,我们会不断得发现新问题，从而需要不断得去探索,去寻求解决问题得方法与途径，而每一次成功解决问题都会给我们以无比得鼓励与愉悦。这个过程能够给我们一个很好得锻炼，不仅只就是专业知识更好得掌握,更重要得就是可以培养我们得兴趣、思维能力与动手能力。作为一名电气工程专业得学生,单片机得课程设计就是很有意义得。更重要得就是如何把自己平时所学得东西应用到实际中。虽然自己对于这门课懂得并不多，很多基础得东西都还没有很好得掌握,觉得很难，也没有很有效得办法通过自身去理解，但就是靠着这俩个星期认真得学习，在老师与
