水塔水位控制器課程設(shè)計(jì)

1、 機(jī)械與車(chē)輛學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告（2011-2012學(xué)年第一學(xué)期）設(shè)計(jì)題目：水塔水位控制系統(tǒng) 姓 名： 石爾遜學(xué) 號(hào)： 090404021047班 級(jí)： 09機(jī)械電子工程2班指導(dǎo)老師： 鄒浙湘設(shè)計(jì)時(shí)間： 2011年12月5日2011年12月16日單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)考查評(píng)分表姓名學(xué)號(hào)班級(jí)設(shè)計(jì)題目水塔水位控制系統(tǒng)考 查 項(xiàng) 目平時(shí)表現(xiàn) (20)1、出勤率： 全勤 缺勤較少 缺勤較多 全缺2、進(jìn)度： 較快 正常 較慢 沒(méi)有按時(shí)完成硬件制作(20)布局焊接： 合理 較合理 基本合理 錯(cuò)誤較多 原則性錯(cuò)誤軟件編程(20)1、程序編寫(xiě)框架：合理 較合理 基本合理 錯(cuò)誤較多 原

2、則性錯(cuò)誤2、程序編寫(xiě)過(guò)程：正確 較正確 基本正確 錯(cuò)漏較多功能調(diào)試 (10)系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果：實(shí)現(xiàn) 基本實(shí)現(xiàn) 不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)報(bào)告(15)1、硬件設(shè)計(jì)： 合理 較合理 基本合理 不合理2、軟件設(shè)計(jì)： 合理 較合理 基本合理 不合理3、聯(lián)調(diào)結(jié)果： 正確 較正確 基本正確 錯(cuò)漏較多4、過(guò)程體會(huì)： 屬實(shí) 較屬實(shí) 基本屬實(shí) 不屬實(shí)答辯(15)思路清晰，內(nèi)容正確 思路較清晰，內(nèi)容較正確 思路基本清晰，內(nèi)容基本正確 思路較混亂，內(nèi)容錯(cuò)漏較多總評(píng)優(yōu)秀 良好 中等 及格 不及格指導(dǎo)教師： 2011 年 月 日目錄一、課程設(shè)計(jì)的目的3二、課程設(shè)計(jì)用的儀器和器件 3三、課程設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容 31、總體報(bào)告 32、硬件設(shè)計(jì)

3、43、軟件流程和程序64、調(diào)試結(jié)果7四、課程設(shè)計(jì)的體會(huì)和發(fā)生的問(wèn)題 7五、參考文獻(xiàn)8一、課程設(shè)計(jì)的目的二、課程設(shè)計(jì)用的儀器和器件元件型號(hào)數(shù)量元件型號(hào)數(shù)量直流穩(wěn)壓電源1PC機(jī)1XL400仿真儀1塑料桶(25-30cm)1塑料尺30cm1微型水泵1塑料管2m1光電耦合器4N25112V微型繼電器(TWTMP-53)1電路板（6*4cm）1薄銅片2cm*10cm *0.5mm1導(dǎo)線2m1二極管1PNP三極管14.7K電阻2300電阻212針排針1電烙鐵1焊錫1鉗子1剪刀1三、課程設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容1、總體報(bào)告 (1)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與調(diào)試· 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是指以單片機(jī)為核心，配一定的外

4、圍電路和軟件，能實(shí)現(xiàn)某種或幾種功能的應(yīng)用系統(tǒng)。· 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。· 為保證系統(tǒng)能可靠工作，在軟、硬件的設(shè)計(jì)中，還要考慮其抗干擾能力。· 設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，一般可分為四個(gè)步驟： 需求分析、方案論證和總體設(shè)計(jì)階段 器件選擇、電路設(shè)計(jì)制作、數(shù)據(jù)處理、軟件編制階段 系統(tǒng)調(diào)試與性能測(cè)定 文件編制 (2)水塔水位控制要求· 水塔水位下降至下限水位時(shí)，啟動(dòng)水泵上水。· 水塔水位上升至上限水位時(shí)，關(guān)閉水泵。· 水塔水位在上、下限水位之間時(shí)，水泵保持原狀態(tài)。· 供水系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，蜂鳴

5、器不斷在響的同時(shí)，發(fā)光二極管不斷閃爍。(3) (4)系統(tǒng)基本框架圖(5)水塔水位控制原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明：水塔水位控制原理圖見(jiàn)圖，兩條虛線表示正常工作情況下水位升降的上下限，在正常供水時(shí)，水位應(yīng)控制在兩條虛線代表的水位之間。 B測(cè)量水位下限，C測(cè)量水位上限，A接+5V，B、C接單片機(jī)P1.0,P1.1并經(jīng)電阻R接地。（1）在水塔無(wú)水或水位低于下限水位時(shí)，B、C為斷開(kāi)，B、C兩點(diǎn)電位為零(低電平“0” )，需要水泵供水，單片機(jī)輸出信號(hào)，控制電機(jī)工作供水。（2）水位上升到B點(diǎn)，B接通，B點(diǎn)電位變?yōu)楦唠娖健?”，C開(kāi)關(guān)仍斷開(kāi)，C點(diǎn)仍為低電平，應(yīng)維持現(xiàn)狀水泵繼續(xù)供水。（3）當(dāng)水位上升到C點(diǎn)時(shí)，C接通。這時(shí)

6、B、C均接通，B、C兩點(diǎn)都為高電平，表示水塔水位已滿(mǎn)，需水泵停止供水，單片機(jī)輸出信號(hào)，控制電機(jī)斷電停止供水。（4）由于供水使水塔水位開(kāi)始下降，水位在降到B點(diǎn)之前，B點(diǎn)電位為高、C點(diǎn)電位為低，應(yīng)維持供水狀態(tài)不變。（5）當(dāng)水位降到下限B點(diǎn)以下，B、C兩點(diǎn)電平都為低時(shí)，單片機(jī)輸出控制，回到（1）狀態(tài)，使電機(jī)啟動(dòng)水泵供水。 AT89s52簡(jiǎn)介· 兼容MCS51微控制器,8K字節(jié)FLASH存貯器支持在系統(tǒng)編程ISP 1000次擦寫(xiě)周期；· 256字節(jié)片內(nèi)RAM,工作電壓4.0V到5.5V,全靜態(tài)時(shí)鐘0 Hz 到33 MHz,三級(jí)程序加密；· 32個(gè)可編程IO口,2/3個(gè)16

7、位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,6/8個(gè)中斷源,全雙工UART；· 低功耗支持Idle和Power-down模式,Power_down模式支持中斷喚醒； · 看門(mén)狗定時(shí)器,雙數(shù)據(jù)指針,上電復(fù)位標(biāo)志. 2、硬件設(shè)計(jì) （1）電路板設(shè)計(jì)如圖：用80C51設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)最小控制系統(tǒng)。其中P1.0接水位下限傳感器；P1.1接水位上限傳感器；P1.2輸出經(jīng)Q0電流放大后接光電耦合器，接通繼電器，帶動(dòng)電機(jī)控制水泵工作；P1.3輸出經(jīng)反相器后接LED，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)LED閃爍；P1.4輸出經(jīng)反相器后接蜂鳴器，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)報(bào)警。 （2） 用塑料尺、銅板、導(dǎo)線等設(shè)計(jì)一個(gè)水塔水位傳感器。 其中A電極置于水位10c

8、m處，接5V電源的正極； B電極置于水位15cm處，經(jīng)5.1K的下拉電阻接單片機(jī)P1.0口； C電極置于水位20cm處，經(jīng)5.1K的下拉電阻接單片機(jī)P1.1口。 兩個(gè)水位信號(hào)由P1.0和P1.1輸入，這兩個(gè)信號(hào)共有四種組合狀態(tài)。如下表所示。其中第三種組合（b=1、c=0）正常情況下是不能發(fā)生的，但在設(shè)計(jì)中還是應(yīng)該考慮到，作為一種故障狀態(tài)。 C(P1.1) B(P1.0) 操作 0 0 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 0 1 維持原狀 1 0 故障報(bào)警 1 1 電機(jī)停轉(zhuǎn)原理圖：3、軟件流程和程序當(dāng)水位在B銅片之上C銅片之下：放水 水位到達(dá)C銅片停水水位在B銅片之下抽水并報(bào)警 實(shí)驗(yàn)程序： #include <re

9、g51.h> sbit P1_2=P12 ; sbit P1_0=P10; sbit P1_1=P11; sbit P1_3=P13; void delay(unsigned char i); void main() P1=0x00;P1_2=0; if(P1_0=1&&P1_1=0) P1_2=1; else if (P1_1=1&&P1_0=1) P1_2=0; else if (P1_1=0&&P1_0=0) P1_3=1;P1_2=1; delay(100); P1_3=0; delay(100); 秒表程序#include <

10、;reg52.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned intuint counter;uchar ge,shi,bai;uchar duanma=0x28,0x7e,0xA2,0x62,0x74,0x61,0x21,0x7A,0x20,0x60,0xff;uchar weima=0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfd,0xfe;void display(uchar one,uchar two,uchar three);void init();void delay(uchar i);void main()i

11、nit();while(1)display(ge,shi,bai); void display(uchar one,uchar two,uchar three)P0=0xff;P2=weima0;P0=duanmaone;delay(2);P2=weima1;P0=duanmatwo;delay(2);P2=weima2;P0=duanmathree;delay(2);void delay(uchar i)uchar k,j;for(k=0;k<i;k+)for (j=0;j<255;j+);void init()TMOD=0x10;TH1=15536/256;TL1=15536%256;TR1=1;ET1=1;EA=1;counter=0;void time_0() interrupt 3unsigned char i;TH1=15536/256;TL1=15536%256;i+;if(i=20) i=0;counter+;if(counter=1000)counter=0;bai=counter/100;shi=(counter%100)/10;ge=counter%10; 4、調(diào)試結(jié)果(1) 在Kerl-uVision上單步調(diào)試，觀察累加器寄存器存儲(chǔ)器的運(yùn)行之間是否正常。(2) 將程序下載到仿真儀上，進(jìn)行模擬仿真