水位监控系统课程设计.doc

2011年至2012年第1学期单片机原理与应用课程设计班 级 1006402 指导教师 涂 立 李 旎 学生人数_ _3_ _设计份数 1 2011年12月23日水位监控系统的课程设计报告1006402-08 邓于杰1006402-21 陈炎亮1006402-30 袁远震一.设计时间2011年12月19日-23日二.设计地点一实验楼401机房三.设计目的1.掌握51单片机的基本硬件结构及工作原理。2.熟悉关于51单片机系列的程序编写，并学会基本程序的设计。4.了解51系列单片机的有关控制系统的相关知识。3.学会将理论赋予实践，逐步掌握运用理论知识解决实际问题的方法。四.设计小组成员及分工1006402-08 邓于杰（实验报告的书写）1006402-21 陈炎亮（电路原理图）1006402-30 袁远震（流程图、程序编写）五.指导老师涂立（副教授） 李旎（讲师）六.设计课题基于51型单片机的水位监控系统七.基本思路及关键问题的解决方法需求分析： 1.水位监控用发光二极管来传达信息。分别用黄绿红三种颜色的灯表示低水位、正常水位和警戒水位。当水位线处于警戒水位区时，报警器也同时响。2.当被监测水位处于低水位区时，黄色的发光二极管被接通，提示水位线处于低水位。3.当被监测水位处于正常水位时，绿色的发光二极管被接通，提示水位线处于正常水位。 4.当被监测水位处于警戒水位时，红色的发光二极管被接通，报警器发出警报，提示水 位线处于警戒水位。八.流程图及电路图流程图说明： 1.声明单片机几个用到的引脚的功能，包括黄绿红三个发光二级管，三个水位线，报警器。2.延时程序的编写。 3.主程序中，进行水位扫描，并进行监控与报警。当水位线在低水位时，黄灯亮，当水位线处于正常水位时，绿灯亮，黄灯灭，当水位线到达警戒水位时，红灯亮，绿灯和黄灯灭，报警器报警。4.回到主程序开头，重新扫描。图1. 流程图图2. 电路图表1. 元件清单名称型号数量单片机DP-51PRO1晶振12MHx1发光二级管06+ DIP 200003电容30pF2蜂鸣器pac-12011 电路图工作原理：当水位线达到低水位低于正常水位时，W1接地，W1=0，P0.0=1，黄灯亮，表示水位处于低水位区；当水位达到正常水位低于警戒水位时，W1W2接地，W1=0，W2=0，P0.0=0，P0.1=1，绿灯亮，表示水位处于正常水位区，当水位线超过警戒水位时，W1W2W3接地，W1=0，W2=0，W3=0，P0.0=0，P0.1=0，P0.2=1，P2.2=1，红灯亮，警报器响，表示水位线已经达到了警戒水位。九.实验过程1.打开keil软件，建立一个新工程，单击【工程】在下拉菜单中找到【新建工程】选项，如图3所示：图3. 新建工程2.选择工程要保存的路径，并且输入工程文件名。Keil的一个工程里通常含有很多小文件，为了方便管理，一般将一个工程放在一个独立的文件夹下，比如保存到单片机课程设计文件夹，工程文件的名字为“课程设计”，如图4所示：图4. 工程命名3.单击保存后会弹出一个对话框，要求选择单片机的型号，可以根据使用的单片机来选择。根据我们实验的情况，在这里我们选择Atmel的AT89C52 ，选择后单击确定,如图5和图6所示：图5. 单片机的选择图6. 型号选择4.在选定好单片机后，单击左上角的【文件】菜单中的【新建】菜单项，或单击界面上的快捷键图标。如图7所示：图7. 新建文件5.新建文件后的窗口界面如图8所示：图8. 新建后的窗口6.此时光标在编辑窗口中闪烁，可以输入用户的应用程序，但此时这个新建文件与刚刚建立的工程还没有直接的联系，单击图标，输入要保存的文件名，我们把文件命名为“水位监控.c”。这里的文件名不一定要和工程名相同，可以随意填写文件名，但文件名后面必须加上“.c”的后缀，然后单击【保存】按钮。窗口界面如图9所示：图9. 新建文件的保存7.回到编辑界面，单击【目标1】前面的“+”号，然后在【源代码组1】单击右键，弹出如图10所示的菜单，然后点击【添加文件到源代码组1】，出现如图11所示的窗口：图10. 添加源代码组图11. 源代码组的选择8.选中【水位监控】，单击【Add】按钮，再单击【Close】按钮，然后再单击左侧【源代码1】前面的“+”，接着便可以在编辑窗口中编写程序，屏幕窗口如图12所示：图12. 打开编译窗口9.编写好程序后就要进行程序的编译，单击工具栏上的进行编译，在编译过程中如果出现错误，修改程序直到没有错误为止，然后在依次点击和，在此过程中出现错误的，也要修改程序直到没有错误为止，编译过程中出现警告一般可以不必考虑，但特殊时也要通过修改程序消除警告。程序编译如图13所示：图13. 程序编译10.把文件转化成十六进制文件，点击【工程】在下拉菜单里找到【为目标目标1设置选项】。如图14所示：图14. 十六进制文件的转化11. 单击【为目标目标1设置选项】。在弹出的对话框中找到【时钟（MHx）（X）】将时钟晶振改为12.0。情况如图15所示：图15. 调改晶振12.再在刚才对话框上面一行菜单中单击【输出】，在产生HEX(X)前的方框打钩，然后点击确定。如图16所示：图16. 十六进制文件选择13.此时点击和再编译一次程序，系统会生成后缀名为.HEX的文件。如图17所示：图17. 十六进制文件的生成14.用DP-51PRO试验仪（如图18）进行实验。把P1.0、P1.2、P1.3分别接警戒水位、正常水位、低水位，P0.0、P0.1、P0.2分别接黄灯、绿灯、红灯，P2.2接报警器。图18. DP-51PRO试验仪15. 对DP-51PRO试验仪上电。打开DPFlash软件会出现如图19界面：图19. DPFlash软件窗口16. 点击栏中的【文件】在下拉菜单里找到【装载】，如图20所示：图20. 装载文件17.点击【装载】，或者直接点击工具栏里图标，点击后会弹出图21所示的对话框：图21. 选择要装载的文件18. 找到刚刚所建立的文件，点击后按打开按钮对话框就会消失。然后单击左下角的【编程】会弹出图22所示的对话框：图22. 烧录文件19. 单击【编程】后，软件开始把程序烧入试验仪，烧片的过程如图23所示：图23. 烧录过程和结果20. 当烧片完成后，点击退出就行了。关闭DPFalsh软件。把DP-51PRO单片机仿真试验仪A1区的工作模式选择开关（MOD_sw1）切换到RUN处，然后按一下复位键（RST），程序即开始运行。观察实验运行的情况是不是符合设想的实验现象。十.调试过程出现的问题及相应的解决方法1.程序不能烧录到实验箱上。检查实验箱的工作模式开关MOD_SW1是否还处于RUN上，看导线是否接触不良，检查程序是否出现了逻辑错误，需进一步调试。2.实验的现象跟预期的不相同。进一步检查程序在某些小细节上是否存在一定的问题，不能实现实验的现象，或者检测实验板上的某些功能能否正常工作。十一.课程设计心得体会 在这次课程设计中，我们这一组课程设计的题目是有关水位监控系统的实验。这样的题目应该是比较容易的，因为原理很简单，并不需要复杂过程。刚开始，我们是想到用一个传感器接在水中，通过水的压力来实现水位的监控，从这方面入手就得考虑传感器的合理应用。但后来，我们组并没有用这个方法，而是直接在几个不同深度的水位地方接几根导线，这样当水涨上来时，导线就与地相连，再通过连接的发光二极管的亮灭得知水位高低，从而实现水位的监控。这样的方法就比较简单了。 一个组三个人，一人负责原理图，流程图设计，一人负责编程序，一人负责设计报告的书写，充分发挥了团队合作的精神，这也是我们将来走向社会，走向岗位须有的一种精神。一次课程设计，不仅仅是做题目那么简单，在其中我们可以学到很多东西，还可以发现自己的许多不足之处。通过课程设计，我们可以把自己在课堂上学到的东西运用到实践中来，而且，所用到的还不止是单片机这一门课程的知识。例如，其中还包括了物理，数字电路等。要想做好课程设计，就要对单片机的结构有一个比较系统的了解，要有一个清晰的思路，完整正确的流程图和原理图，这样才能不走弯路。在程序的编写和实验的过程中，要让设计的思想透彻明了，让别人看了程序就知道这是如何实现的，实验时要注意各方面的操作，并观察现象是否如预想的那样。 一门课程的课程设计，反映的是一个从理论到实际应用的过程，所以这样的课程设计是很有意义的。通过这次为其五天的课程设计，让我们对单片机有了更深层次的了解，也学会了如何把理论应用到实际中来。这对我们的专业也有不小的启迪。 从这次课程设计中，使我们懂得了什么是学以致用只有运用了才能将所学知识真正领悟，我们要写学不仅是编程，更重要的是提高分析和解决问题的能力！十二.源程序/*基于51单片机的水位监控系统*/#include#define uint unsigned intsbit W3=P10; /警戒水位sbit W2=P11; /正常水位sbit W1=P12; /低水位sbit LED1=P00;/黄灯sbit LED2=P01;/绿灯sbit LED3=P02;/红灯sbit been=P22;/报警器void delay(uint num) /延时程序，延时num毫秒uint i,j;for(i=num;i0;i-) for(j=110;j0;j-);void main()/主函数if(W1=0) /扫描低水位 LED1=1; /黄灯亮if(W1=0&W2=0) /扫描正常水位 LED2=1; /绿灯亮 LED1=0; /黄灯灭 if(W1=0&W2=0&W3=0)/扫描警戒水位 delay(1000); /延时1s，消除浪花的影响。if(W1=0&W2=0&W3=0)/重新扫描警戒水位 LED3=1;/红灯亮 LED2=0;/绿灯灭 LED1=0;/黄灯灭 been=1;/报警器报警 十三.参考文献1范茂生,陆石辉,黄少先.水电站单片机水位自动测量装置J.人民珠江,2001, (04). 2陈文涛,鲁凯生.单片机水位控制系统的设计与实现J.微型机与应用,2001,(09). 3蔡黎.一种基于单片机的水位自动控制系统设计J.仪器仪表用户,2007,(04). 4聂毅.单片机控制的水位与降雨量监测系统J.微计算机信息,2003,(04).5刘杰英.水位监测系统设计J.信息技术,2008,(05). 6施武生.高精