水塔水位控制器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械與車輛學(xué)院</b></p><p>　　《單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　?。?011-2012學(xué)年第一學(xué)期）</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：水塔水位控制系統(tǒng) </p><p><b>　　姓 名： </b></p>

2、<p><b>　　學(xué) 號(hào)： </b></p><p>　　班 級(jí)： 09機(jī)械電子工程2班</p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2011年12月5日—2011年12月16日</p><p><b>　　目錄</b

3、></p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)的目的………………………………………………………3</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)用的儀器和器件 ……………………………………………3</p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容 …………………………………………………3</p><p>　　1、總體報(bào)告 …………………………………………………

4、………………3</p><p>　　2、硬件設(shè)計(jì) …………………………………………………………………4</p><p>　　3、軟件流程和程序………………………………………………………6</p><p>　　4、調(diào)試結(jié)果…………………………………………………………………7</p><p>　　四、課程設(shè)計(jì)的體會(huì)和發(fā)生的問(wèn)題 ………………

5、……………………7</p><p>　　五、參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………8</p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　1、對(duì)關(guān)于《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》課程設(shè)計(jì)所選的題目《水塔水位控制》緊密結(jié)合所學(xué)的主要內(nèi)容，加深鞏固所學(xué)知識(shí)，同時(shí)對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展，有一定的深度和廣度，能充分發(fā)

6、揮學(xué)生的能動(dòng)性和想象力。</p><p>　　2、通過(guò)電路設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等一系列環(huán)節(jié)的實(shí)施，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)用的儀器和器件</p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容</p><p><b>　　1、總體報(bào)告 </b></p><p>　

7、　(1)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)與調(diào)試</p><p>　　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)。</p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)

8、單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，一般可分為四個(gè)步驟：</p><p>　　需求分析、方案論證和總體設(shè)計(jì)階段</p><p>　　器件選擇、電路設(shè)計(jì)制作、數(shù)據(jù)處理、軟件編制階段</p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)試與性能測(cè)定</b></p><p><b>　　文件編制</b></p><p>

9、;　　(2)水塔水位控制要求</p><p>　?、偎幌陆抵料孪匏粫r(shí)，啟動(dòng)水泵上水。</p><p>　　②水塔水位上升至上限水位時(shí)，關(guān)閉水泵。</p><p>　　③水塔水位在上、下限水位之間時(shí)，水泵保持原狀態(tài)。</p><p>　?、芄┧到y(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，蜂鳴器不斷在響的同時(shí)，發(fā)光二極管不斷閃爍。</p>&

10、lt;p><b>　　(3) 電路要求</b></p><p>　　電路板的設(shè)計(jì)需簡(jiǎn)潔大方，元器件的擺放要合理；</p><p>　　電路板的焊接要整齊，不能出現(xiàn)虛焊及焊接錯(cuò)誤的情況。</p><p>　　電路板在運(yùn)行過(guò)程中需工作性能良好。</p><p>　　(4)系統(tǒng)基本框架圖</p><p

11、>　　(5)水塔水位控制原理</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明：</b></p><p>　　水塔水位控制原理圖見圖，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。</p><p>　　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。<

12、;/p><p>　　（1）在水塔無(wú)水或水位低于下限水位時(shí)，</p><p>　　B、C為斷開，B、C兩點(diǎn)電位為零(低電平</p><p>　　“0” )，需要水泵供水，單片機(jī)輸出信號(hào)，</p><p><b>　　控制電機(jī)工作供水。</b></p><p>　?。?）水位上升到B點(diǎn)，B接通，B點(diǎn)電位變

13、</p><p>　　為高電平“1”，C開關(guān)仍斷開，C點(diǎn)仍為</p><p>　　低電平，應(yīng)維持現(xiàn)狀水泵繼續(xù)供水。</p><p>　?。?）當(dāng)水位上升到C點(diǎn)時(shí)，C接通。這時(shí)B、C均接通，B、C兩點(diǎn)都為高電平，表示水塔水位已滿，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。</p><p>　?。?）由于供水使水塔水位開始下降，水位在

14、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。</p><p>　?。?）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。 </p><p><b>　　AT89s52簡(jiǎn)介</b></p><p>　　兼容MCS51微控制器,8K字節(jié)FLASH存貯器支持在系統(tǒng)編程ISP 100

15、0次擦寫周期；</p><p>　　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；</p><p>　　32個(gè)可編程IO口,2/3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,6/8個(gè)中斷源,全雙工UART；</p><p>　　低功耗支持Idle和Power-down模式,Power_down模式支持中斷喚醒； </p>

16、<p>　　看門狗定時(shí)器,雙數(shù)據(jù)指針,上電復(fù)位標(biāo)志. </p><p><b>　　2、硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）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)

17、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。</p><p>　　（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。</p><p>　　其中A電極置于水位10cm處，接5V電源的正極；</p><p>　　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；</p><p>　　C電極置于水位20

18、cm處，經(jīng)5.1K的下拉電阻接單片機(jī)P1.1口。</p><p>　　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)。</p><p>　　C(P1.1) B(P1.0) 操作</p>

19、<p>　　0 0 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)</p><p>　　0 1 維持原狀</p><p>　　1 0 故障報(bào)警</p><p>　　1

20、 1 電機(jī)停轉(zhuǎn)</p><p><b>　　原理圖：</b></p><p><b>　　3、軟件流程和程序</b></p><p><b>　　：</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)程序：

21、</b></p><p>　　#include <reg51.h></p><p>　　sbit P1_2=P1^2 ;</p><p>　　sbit P1_0=P1^0;</p><p>　　sbit P1_1=P1^1;</p><p>　　sbit P1_3=P1^3;</p&g

22、t;<p>　　void delay(unsigned char i);</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0x00;</b></p><p><b>　　P1_2=0;</b>

23、;</p><p>　　if(P1_0==1&&P1_1==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1_2=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if (P

24、1_1==1&&P1_0==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1_2=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if (P1_1==0&&P1_0==0)<

25、/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1_3=1;</b></p><p><b>　　P1_2=1;</b></p><p>　　delay(100);</p><p><b>　　P1_3=0;</b>

26、</p><p>　　delay(100);</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　秒表程序</b></p><p>　　#include <reg52.h></p

27、><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　uint counter;</p><p>　　uchar ge,shi,bai;</p><p>　　uchar duanma[]={0x28,0x7e,0x

28、A2,0x62,0x74,0x61,0x21,0x7A,0x20,0x60,0xff};</p><p>　　uchar weima[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfd,0xfe};</p><p>　　void display(uchar one,uchar two,uchar three);</p><p>　　void init(

29、);</p><p>　　void delay(uchar i);</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{init();</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b&g

30、t;</p><p>　　display(ge,shi,bai);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(uchar one,uchar two,uchar three)</p><p>

31、<b>　　{P0=0xff;</b></p><p>　　P2=weima[0];</p><p>　　P0=duanma[one];</p><p><b>　　delay(2);</b></p><p>　　P2=weima[1];</p><p>　　P0=duanm

32、a[two];</p><p><b>　　delay(2);</b></p><p>　　P2=weima[2];</p><p>　　P0=duanma[three];</p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　}<

33、;/b></p><p>　　void delay(uchar i)</p><p>　　{uchar k,j;</p><p>　　for(k=0;k<i;k++)</p><p>　　for (j=0;j<255;j++);</p><p><b>　　}</b></p

34、><p>　　void init()</p><p>　　{TMOD=0x10;</p><p>　　TH1=15536/256;</p><p>　　TL1=15536%256;</p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p><b>　　ET1=

35、1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p>　　counter=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void time_0() interrupt 3</p><p>　　{unsigned char

36、 i;</p><p>　　TH1=15536/256;</p><p>　　TL1=15536%256;</p><p><b>　　i++;</b></p><p>　　if(i==20) {i=0;counter++;}</p><p>　　if(counter==1000)counter=

37、0;</p><p>　　bai=counter/100;</p><p>　　shi=(counter%100)/10;</p><p>　　ge=counter%10;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4、調(diào)試結(jié)果</b></p&

38、gt;<p>　　(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。</p><p>　　(2) 將程序下載到仿真儀上，進(jìn)行模擬仿真，檢查程序工作是否正常。</p><p>　　(3) 將模擬水塔、傳感器、控制電路和水泵聯(lián)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，進(jìn)行整機(jī)調(diào)試，觀察系統(tǒng)工作是否正常。</p><p>　　四、課程設(shè)計(jì)的體會(huì)

39、和發(fā)生的問(wèn)題</p><p>　　經(jīng)過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，其中有過(guò)懊惱，有過(guò)欣慰，有過(guò)開心，有過(guò)焦急，但更多的是感慨。從理論到實(shí)踐，所謂受益匪淺，使我學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多書本上所沒有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。</p><p>　　從剛開始的無(wú)從下手，在各位老師與同學(xué)的精心指導(dǎo)與幫助下，開始在腦海里有了大致的模塊，再經(jīng)過(guò)電路程序的設(shè)計(jì)，分析，組裝，繪制。<

40、/p><p>　　首先從焊接角度來(lái)講，經(jīng)過(guò)了將近兩個(gè)星期的焊接，雖然一塊萬(wàn)能電路板上只需要我們焊接7個(gè)電路元件，但是我的焊接技術(shù)實(shí)在是不怎么高，焊出了許多的虛焊點(diǎn)，導(dǎo)致第一次的電路板測(cè)試中沒有得到預(yù)期的結(jié)果，不過(guò)我們3個(gè)人一組，最終還是焊接好了一塊電路板。</p><p>　　其次，從調(diào)試程序階段來(lái)說(shuō)，我們的仿真圖就畫了整整一個(gè)下午，才讓電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，接下來(lái)的編程中，總是出現(xiàn)在電機(jī)該停止的時(shí)候出現(xiàn)

41、了電機(jī)的反轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)了多次的實(shí)驗(yàn)，才知道是電動(dòng)機(jī)用錯(cuò)的的緣故。改了電動(dòng)機(jī)的類型之后，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)才恢復(fù)了正常。從中說(shuō)明了我們對(duì)軟件的操作熟練程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。以后要多加強(qiáng)這方面的聯(lián)系。</p><p>　　最后從合作角度考慮，我們這次為期2個(gè)星期的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，使我充分認(rèn)識(shí)到“三人行，必有我?guī)熝伞！边@句話的深刻含義，因?yàn)闆]有鄒浙湘老師的耐心教導(dǎo)和正確地課程指導(dǎo)，還有我們組其他兩人的團(tuán)結(jié)合作，面對(duì)困難永不放棄的精神使我

42、們完成了這次單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)。這兩個(gè)星期我所學(xué)到的做人做事的道理和永不放棄的精神講永遠(yuǎn)激勵(lì)著我未來(lái)的人生道路。勇往直前。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我懂得了理論知識(shí)與時(shí)間相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)踐動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到的種種問(wèn)題，困難重重，但可喜的是最終都得到解決。最后，我從這次電子實(shí)習(xí)里深刻的體會(huì)到了一個(gè)很重要的道理，就是做什么事情都

43、是不容易的，要做就要把它做完，做對(duì)，做好。所以必要的時(shí)間和功夫還是需要花的。正如詩(shī)人陸游《冬夜讀書示子律》里所云“紙上得來(lái)終覺淺，絕知此事要躬行?！边@就是我深刻體會(huì)到的道理。</p><p><b>　　五．參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 曹琦：一種節(jié)能的變壓變頻供水系統(tǒng)[J]，變頻器世界，2006，（7）：133-137</p><

44、p>　　[2] 李克儉、饒滿和：水塔水位控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J]，廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（4）</p><p>　　[3] 何立民：《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編》……北京航空航天大學(xué)出版社</p><p>　　[4] 李朝青：《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》……北京航空航天大學(xué)出版社</p><p>　　[5] 劉和平：《單片機(jī)原理及應(yīng)用》……重慶大學(xué)出版社</p&