《单片机课程设计》水塔水位控制系统 报告.doc

单片机课程设计设计报告设计题目：水塔水位控制系统 姓 名： 学 号：班 级：指导老师： 职称：设计时间： 单片机课程设计考查评分表姓名学号班级11机械电子工程4班设计题目水塔水位控制考 查 项 目平时表现 (20)1、出勤率： 全勤 缺勤较少 缺勤较多 全缺2、进度： 较快 正常 较慢 没有按时完成硬件制作(20)布局焊接： 合理 较合理 基本合理 错误较多 原则性错误软件编程(20)1、程序编写框架：合理 较合理 基本合理 错误较多 原则性错误2、程序编写过程：正确 较正确 基本正确 错漏较多功能调试 (10)系统调试结果：实现 基本实现 不能实现设计报告(15)1、硬件设计： 合理 较合理 基本合理 不合理2、软件设计： 合理 较合理 基本合理 不合理3、联调结果： 正确 较正确 基本正确 错漏较多4、过程体会： 属实 较属实 基本属实 不属实答辩(15)思路清晰，内容正确 思路较清晰，内容较正确 思路基本清晰，内容基本正确 思路较混乱，内容错漏较多总评优秀 良好 中等 及格 不及格指导教师： 吴明友 2014 年 1 月 3 日01 目录一、课程设计的目的二、课程设计用的仪器和器件三、课程设计的具体内容1、总体报告 2、硬件设计 3、软件流程和程序4、调试结果四、课程设计的体会和发生的问题五、参考文献六、附件一、课程设计的目的 计算机控制系统课程设计是计算机控制系统课程与实验结束后的一门综合性实践课。所选题目水塔水位控制紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力。通过电路设计、安装、调试等一系列环节的实施，提高学生的计算机控制应用系统的设计能力。二、课程设计用仪器和器件硬件：1、塑料桶一个(25-30cm) 2、塑料尺30cm 一个 3、微型水泵 一个 4、塑料管2米 5、光电耦合器4N25 一个 6、12V微型继电器(TWTMP-53) 一个 7、电路板（6*4cm）一块 8、薄铜片2cm*10cm *o.5mm 一块 9、直流稳压电源一台、PC机一台、XL1000/XL2000仿真仪一台。 10、其它：导线2米、二极管一个、PNP三极管一个、4.7K电阻2个、 300欧电阻2个，12针排针 1片。软件 ：keil软件三、课程设计的具体内容1、总体报告图1 水塔水位检测原理图水塔水位控制原理图见图(1)，图中两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限，在正常供水时，水位应控制在两条虚线代表的水位之间。B测量水位下限，C测量水位上限，A接+5V，B、C接地。在水塔无水或水位低于下限水位时，B、C为断开，B、C两点电位为零(低电平“0” )，需要水泵供水，单片机输出低电平，控制电机工作供水。水位上升到B点，B接通，B点电位变为高电平“1”，C开关仍断开，C点仍为低电平，维持现状水泵继续供水。当水位上升到C点时，C接通。这时B、C均接通，B、C两点都为高电平，表示水塔水位已满，需水泵停止供水，单片机输出高电平，电机断电停止供水。水塔水位开始下降，水位在降到B点之前，B点电位为高、C点电位为低，单片机输出控制电平维持不变，仍为高。当水位降到B点以下，B、C两点电平都为低时，单片机输出控制电平又变低水泵供水。2、硬件设计 图2 水塔水位控制硬件图（1） 如图：用80C51设计一个单片机最小控制系统。其中P1.0接水位下限传感器；P1.1接水位上限传感器；P1.2输出经Q0电流放大后接光电耦合器，接通继电器，带动电机控制水泵工作；P1.3输出经反相器后接LED，当出现故障时LED闪烁；P1.4输出经反相器后接蜂鸣器，当出现故障时报警。（2）用塑料尺、导线等设计一个水塔水位传感器。其中A电极置于水位10cm处，接5V电源的正极；B电极置于水位15cm处，经5.1K的下拉电阻接单片机的P1.0口；C电极置于水位20cm处，经5.1K的下拉电阻接单片机的P1.1口。（3）两个水位信号由P1.0和P1.1输入，这两个信号共有四种组合状态。如表1所示。其中第三种组合（b=1、c=0）正常情况下是不能发生的，但在设计中还是应该考虑到，并作为一种故障状态。C(P1.1)B(P1.0)操作00电机运转01维持原状10故障报警11电机停转表1 水塔水位信号状态表（4）光电耦合器4N25光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。 图2 光电耦合器4N25引脚图（5）继电器继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。3、软件流程和程序3.1软件流程P1.0=0？P1.1=1？P1.1=0？初始化延时1s延时0.2s，蜂鸣器报警启动报警 CPL P1.4 P1.3=1停机 P1.2=1停机 P1.2=1开始NYYNNY图3 软件流程图3.2 程序：#include#define uchar unsigned charsbit p10 = P10;sbit p11 = P11;sbit p12 = P12;sbit p13 = P13;sbit p14 = P14;delay(uchar i);void led();void main() P1=0; /初始化 while(1) /*在每次循环时都要关掉报警灯和蜂鸣器，以防出现P10=1，P11=0时仍出现报警*/ p13=1; p14=0; /*水位在下限以下时，启动电机，直到水位到达了上限为止*/ if(p10=0&p11=0) while(p11=0) p12=0; delay(1000); /*出现故障报警*/ else if(p10=0&p11=1) p12=1; led(); /*水位过了下限，并且没有到达上限时，保持原来的状态*/ else if(p10=1&p11=0) /*水位到达了上限，电机停止运转*/ else if(p10=1&p11=1) p12=1; /*延时程序*/delay(uchar i) uchar j,k; for(k=0;ki;k+) for(j=0;j110;j+);/*LED灯闪烁和蜂鸣器响*/void led() uchar i; i=0; while (p10=0&p11=1) p14=p14; delay(1); i+; if(i=100) p13=p13; i=0; 4 调试结果B(P1.0)C(P1.1)操作00电机运转10维持原状01故障报警11电机停转四、课程设计的体会和发生的问题这次的课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面、系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、计算机控制系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步。在这个课程的过程中，给我留下最深印象的是，一个系统的设计和焊接或许很容易，但是在不能实现其功能时如何检查出错误才是一门真正的艺术，这里凝聚了我们所学的所有技能。与此