單片機課程設(shè)計--水塔水位

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、設(shè)計題目 ……………………………………………………………………1</p><p>　　2、摘要 …………………………………………………………………………1</p><p>　　3、設(shè)計方案及原理 ………………………………………………………………2</p>&l

2、t;p>　　4、總結(jié)……………………………………………………………………………　</p><p>　　5、參考文獻……………………………………………………………………</p><p>　　一、水塔水位控制設(shè)計 </p><p><b>　　(1) 設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　本設(shè)計為一個實際應(yīng)用系統(tǒng)

3、的水塔水位控制部分。在此水塔水位控制系統(tǒng)中，檢測信號來自插入水中的3個金屬棒，以感知水位變化情況。工作正常情況下，應(yīng)保持水位在某一范圍內(nèi)，當水位變化發(fā)生故障的時候，及時關(guān)斷電機電源，發(fā)出聲、光報警信號。</p><p>　　1）完成單片機硬件的設(shè)計，包括：CPU、存儲器（外擴ROM、RAM）、輸入/輸出接口（外擴并行I/O口）以及總線連接部分（附控制電路原理圖）；</p><p>　　2）

4、完成控制軟件的設(shè)計（附控制軟件清單）；</p><p><b>　　(2) 設(shè)計要求</b></p><p>　　1）因本計算機控制系統(tǒng)還控制有其他多個設(shè)備，所以要求水位檢測采用中斷方式；</p><p>　　2）給出系統(tǒng)硬件電路原理圖（用protel或其它電路圖軟件畫出）；</p><p>　　3）給出系統(tǒng)程序流程圖、

5、程序清單（加注釋）；</p><p>　　4）以論文格式給出設(shè)計報告。</p><p>　　圖1 水塔水位控制原理圖</p><p><b>　　二、摘要</b></p><p>　　基于單片機的水塔水位控制是實現(xiàn)水位的檢測和電動機轉(zhuǎn)動以及出現(xiàn)故障是的單片機中斷控制，本設(shè)計中采用的是8031單片機，外擴2732作為程序存

6、儲器。74LS373作為地址鎖存器。</p><p><b>　　三、設(shè)計方案及原理</b></p><p>　　一、水塔水位控制原理:</p><p>　　圖中虛線表示允許水位變化的上下限。在正常情況下，保持水位在虛線范圍內(nèi)。在圖中A棒處于下限水位，C棒處于上限水位，B棒在上下限水位之間。</p><p>　　水塔由電

7、動機帶動水泵供水，單片機控制電動機轉(zhuǎn)動就可以達到對水位控制的目的。供水時，水位上升，當達到上限時，由于水的導電作用，B、C棒接通+5V。因此，b、c兩端均為1狀態(tài)，這時應(yīng)停止電機和水泵的工作，不在給水塔供水。</p><p>　　當水位降到下限時，B、C棒都不能與A棒導電，因此b、c兩端為0狀態(tài)。這時應(yīng)啟動電機，帶動水泵工作，給水塔供水。</p><p>　　當水位處在上下限之間時，B棒與

8、A棒導通。而C棒不能和A棒導通，因此b端狀態(tài)為1，c端為0狀態(tài)。這時，無論是電機已帶動水泵給水塔加水，水位在不斷上升；或者是電機沒有工作，用水使水位不斷下降。都應(yīng)保持原有的工作狀態(tài)。</p><p>　　如下為水塔水位控制原理圖：</p><p>　　二 、單片機控制電路</p><p>　　水塔水位的控制如下圖所示：</p><p><

9、;b>　　水塔水位控制結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　水塔水位硬件接線圖</b></p><p>　　1 水位檢測接口電路</p><p>　　為了便于實現(xiàn)水位檢測功能，用一個兩位的撥碼開關(guān)模擬b、c端的狀態(tài)(1、0)，正電極接+5 V電源，每個負電極分別通過4．7 kQ的電阻(尺1，R2)接地。將單片機的P1．0

10、端口接開關(guān)1，P1．1端口接開關(guān)2。假設(shè)被水淹沒的負電極都為高電平，此時開關(guān)置1；露在水面的負電極都為低電平，開關(guān)此時置為0。單片機通過負電極重復(fù)采集檢測水位，當缺水時(此時兩個開關(guān)均置0)，電機必須帶動水泵抽水；若水位在正常范圍內(nèi)時，檢測信號為高，低電平(此時開關(guān)1置1，開關(guān)2置0)；當水位過高時，檢測信號為高電平(此時開關(guān)l和2都置1)，單片機檢測到P1．0和P1．1為高電平后，立即停機</p><p>&l

11、t;b>　　2 報警接口電路</b></p><p>　　為了避免系統(tǒng)發(fā)生故障時，水位失去控制造成嚴重后果，在超出、低于警戒界水位時，報警信號直接從高、低警界水位電極獲得。電機故障報警由單片機控制，電機故障報警信號由P1．3和P1．4輸人．當P1．5為高電平時蜂鳴器報警。水位超過高警戒水位，單片機控制系統(tǒng)使電機停止轉(zhuǎn)動，向水塔內(nèi)供水工作也停止。</p><p>　　3 存

12、儲器擴展接口電路</p><p>　　為了便于系統(tǒng)擴展，存放大容量應(yīng)用程序，系統(tǒng)設(shè)計擴展一片程序存儲器，用于存放源程序代碼。74LS373用于鎖存地址，單片機的P0．0～P0．7通過復(fù)用方式分別接鎖存器74LS373的DO～D7和存儲器2732的D0～D7端，地址鎖存信號線ALE接鎖存器的OE端，通過軟件設(shè)置實現(xiàn)地址和數(shù)據(jù)信息的傳輸，鎖存器的輸出端OQ0～O7與存儲器地址線A0～A7相連，剩余的3根地址線A8～A

13、11接P2．0～P2．2．單片機選通引腳麗接存儲器OE端，因只擴展一片存儲器，片選端CE接地。</p><p>　　對電路圖做以下分析：</p><p>　　使用8031單片機。外擴2732構(gòu)成4KB的外擴展程序存儲器，使用74LS373作地址鎖存器。</p><p>　　兩個水位信號由P1.0和P1.1輸入，這兩個信號共有四種組合狀態(tài)如下表所示：</p>

14、;<p>　　控制信號由P1.2端輸出去控制電機。</p><p>　　由P1.3輸出報警信號，驅(qū)動一支發(fā)光二極管進行光報警和聲報警。</p><p><b>　　三、程序設(shè)計</b></p><p>　　程序流程圖如下所示：</p><p><b>　　主程序流程</b></p

15、><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　Y </p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　

16、　N</b></p><p>　　N </p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　中斷服務(wù)程序流圖</b></p><p><b>　　主程序</

17、b></p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 0003H</p><p>　　AJMP INT</p><p>　　ORG 0100H</p><p>　　MAIN： SETB

18、 EA ；開中斷</p><p>　　SETB EX0 ；允許外中斷0</p><p>　　CLR IT0 ；外中斷0電平觸發(fā)方式</p><p>　　LOOP: ORL P1,#03H ；準備檢查水位</p><p>　　MOV

19、 A,P1</p><p>　　JNB ACC.0,ONE ；P1.0=0則轉(zhuǎn)移</p><p>　　JB ACC.1.TWO ；P1.1=1則響應(yīng)中斷服務(wù)程序</p><p>　　AJMP INT</p><p>　　BACK: ACALL D10S ；延時10S&l

20、t;/p><p>　　AJMP LOOP</p><p>　　ONE ： JNB ACC.1,THERR ；P1.1=0則響應(yīng)中斷服務(wù)程序</p><p>　　AJMP INT</p><p>　　CLR 93H</p><p>　　SETB 92H</p><p

21、>　　FOUR: SJMP FOUR</p><p>　　THREE: CLR 92H ；啟動電機</p><p>　　AJMP BACK</p><p>　　TWO : SETB 92H ；停止電機</p><p>　　AJMP BACK</p>

22、;<p>　　延時子程序D10S（延時10秒）</p><p>　　ORG 8030H</p><p>　　MOV R3，#19H</p><p>　　LOOP3： MOV R1，#85H</p><p>　　LOOP1： MOV R2，#0FAH</p><p>　　LOOP2:

23、 DJNZ R2,LOOP2</p><p>　　DJNZ R1,LOOP1</p><p>　　DJNZ R3,LOOP3</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　中斷服務(wù)程序：</b></p><p>　　INT ： MOV

24、 P1,#01H</p><p>　　INT1 ： MOV P1，R0</p><p>　　INT2 ： MOV P1,#02H</p><p>　　MOV P1,R0</p><p><b>　　AJMP INT</b></p><p><b>　　RITI<

25、/b></p><p><b>　　四、總結(jié)</b></p><p>　　通過一周的單片機水塔水位控制設(shè)計讓我對所學單片機知識做了很好的復(fù)習，在解決實際問題時的束手無策使我感到自己所學知識的有限！查閱相關(guān)書籍和參考文獻是本次設(shè)計完成不可缺少的一步，對于水塔水位控制使我在對8031單片機的結(jié)構(gòu)和用途有了進一步的認識和了解。</p><p>

26、　　水塔水位控制是通過檢測b、c兩端輸出高低電平的四種不同組合來控制電機的轉(zhuǎn)動，帶動水泵給水塔進行加水操作來實現(xiàn)水位的控制。本設(shè)計要求較高的編程能力，要求對8031單片機的內(nèi)部和外部原理理解，通過軟件控制、硬件實現(xiàn)。在進行編程是遇到了不少困難，尤其是在要求用中斷實現(xiàn)水位檢測使此次設(shè)計難度上升到一個新的高度，同時也促使我翻閱了更多的書籍，對相關(guān)知識得到了進一步的復(fù)習與熟練。</p><p>　　解決實際問題需要的不

27、僅僅是理論知識，而且要求較強的理論聯(lián)系實際的能力，完成本設(shè)計要求理清水塔水位控制的全過程。才會對軟件實現(xiàn)帶來方便。畫出流程圖可以幫助檢查程序的錯誤以及對編程進行指導作用。畫出外部接線圖也使我對一些繪圖軟件更加熟悉?？v觀整個設(shè)計過程，我所能獨自完成的甚少，這也反映了所學知識的有限。不能完全地將理論與實踐相結(jié)合！</p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p

28、>　?。?）李華主編.單片機原理及應(yīng)用.甘肅：蘭州大學出版社，2001年</p><p>　?。?）胡壽松主編.自動控制原理.第四版.北京：科學出版社，2001年</p><p>　?。?）劉豹主編.現(xiàn)代控制理論.第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2004年</p><p>　?。?）朱曉青主編.過程檢測控制技術(shù)與應(yīng)用.北京：冶金工業(yè)出版社，2002年</p