1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課 程 設(shè) 計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表設(shè)計(jì)課題 基于單片機(jī)的水箱水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱(chēng) ： 電氣工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) ： 自動(dòng)F0901 學(xué)生姓名 ： 張航 學(xué) 號(hào) ： 6 指導(dǎo)教師 ： 臧海河 設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： 31-503 設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 2012-06-112011-06-15 指導(dǎo)教師意見(jiàn)：成績(jī): 簽名： 年 月 日專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課 程 設(shè) 計(jì) 課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 基于單片機(jī)的水箱水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) ： 自動(dòng)F0901 學(xué) 生 姓 名 ： 張航 學(xué) 號(hào) ： 6 指 導(dǎo) 教 師 ： 臧海河 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 31-503 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 201

2、1-06-112011-06-15 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名張航 專(zhuān)業(yè)班級(jí)自動(dòng)F0901學(xué)號(hào)6題 目基于單片機(jī)的水箱水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題性質(zhì)工程設(shè)計(jì)課題來(lái)源自擬指導(dǎo)教師臧海河主要內(nèi)容（參數(shù)）1、當(dāng)水箱水位低時(shí)，啟動(dòng)M1、M2給水，水位上升到90%，停M1.當(dāng)水箱水位低于50%時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)M1、M2，當(dāng)水位上升到50%以上70%以下時(shí)，停M2，M1繼續(xù)運(yùn)行到水位上升到90%才停止工作2、當(dāng)水位高于90%的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號(hào)，LG閉合，系統(tǒng)水位高報(bào)警。當(dāng)水位低于70%的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號(hào)，LD閉合，系統(tǒng)水位低報(bào)警。當(dāng)水位低與50%的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信

3、號(hào)，LDD閉合，系統(tǒng)水位低低報(bào)警。3、手動(dòng)/自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換控制如下：全自動(dòng)模式下，系統(tǒng)自動(dòng)判斷水位的狀況，選擇不同的工作狀態(tài)。在手動(dòng)的模式下，兩臺(tái)給水泵的運(yùn)行控制可由人工自己操作。任務(wù)要求（進(jìn)度）第1天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計(jì)方案。第2天：按照確定的方案設(shè)計(jì)單元電路。要求畫(huà)出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。第3天：軟件設(shè)計(jì)，編寫(xiě)程序。第4-5天：撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、語(yǔ)言流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅不少于6000字。主要參考資料1、 李丹，王新第,杜維.光電耦合器的實(shí)用技巧(J).自動(dòng)化儀表，2003，

4、6 2、陳有卿，謝剛.新穎電子模塊應(yīng)用手冊(cè)(M).機(jī)械工業(yè)出版社，20033、武慶生，仇梅.單片機(jī)原理與應(yīng)用（M）.電子科技大學(xué)出版，1998,124、 朱定華.單片機(jī)原理與接口技術(shù)（M）.電子工業(yè)出版社，2001,4審查意見(jiàn)系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目 錄.5.5.6.7.7.10.10.11.12.12.14.17.20.20.20.21 .22基于單片機(jī)的水箱水位控制系統(tǒng) (1)、 引言 在人們的日常生活中，房頂水箱水位大都未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，水箱中水位的高低一般由水電管理人員進(jìn)行控制。不僅浪費(fèi)人力還造成不必要的資源浪費(fèi)。這在電廠中等大型廠房顯得更加突出。為了解決經(jīng)常停水和有效的

5、避免水資源的浪費(fèi)，節(jié)約能源。設(shè)計(jì)了一個(gè)適用于電廠用水系統(tǒng)的水箱水位控制器。 本系統(tǒng)以8051單片機(jī)為核心控制，以電廠600立方米的水箱為例，實(shí)現(xiàn)了報(bào)警和手動(dòng)、自動(dòng)切換功能。該系統(tǒng)操作方便、性能良好，比較符合電廠生產(chǎn)用水系統(tǒng)控制的需要。1)1）水箱水位單片機(jī)控制系統(tǒng)概述 水是動(dòng)植物體內(nèi)和人的身體中不可缺少的物質(zhì)，可以說(shuō)，沒(méi)有水就沒(méi)有生命的存在。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也不能離開(kāi)水，水是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要原料。在自然界中淡水量不到水總量的1%。據(jù)21世紀(jì)城市水資源國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)透露，聯(lián)合國(guó)已經(jīng)把我國(guó)列為世界上13個(gè)最缺水的國(guó)家之一，目前我國(guó)人均用水量是世界人均用水量的30%左右。人類(lèi)現(xiàn)在用水量越來(lái)越大，且污染也

6、越來(lái)越嚴(yán)重，這就要求我們要保護(hù)水資源。但是人民并沒(méi)有意識(shí)到該問(wèn)題的嚴(yán)重性，浪費(fèi)水資源的現(xiàn)象在現(xiàn)實(shí)生活中還時(shí)有發(fā)生。例如居民生活區(qū)樓層頂樓的水箱的浪費(fèi)問(wèn)題就很?chē)?yán)重。不僅要安排人力去人為的檢測(cè)水位，而且還測(cè)不準(zhǔn)。不僅造成水資源的浪費(fèi)還造成財(cái)力的浪費(fèi)。所以我們何不設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)水位的系統(tǒng)呢，這樣既不需要安排人力去檢測(cè)，減少了財(cái)力的開(kāi)支。又加強(qiáng)了測(cè)量的精度，減少了水資源的浪費(fèi)。1)2)本設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容本論文主要研究水箱水位控制器系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了水位報(bào)警和手動(dòng)、自動(dòng)切換功能。操作方便、性能良好。主要內(nèi)容如下： 當(dāng)水箱水位低時(shí)，啟動(dòng)M1、M2給水，水位上升到90%，停M1.當(dāng)水箱水位低于50%時(shí)，同時(shí)啟

7、動(dòng)M1、M2，當(dāng)水位上升到50%以上70%以下時(shí)，停M2，M1繼續(xù)運(yùn)行到水位上升到90%才停止工作當(dāng)水位高與90%的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號(hào)，LG閉合，系統(tǒng)水位高報(bào)警。當(dāng)水位低于70%的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號(hào)，LD閉合，系統(tǒng)水位低報(bào)警。當(dāng)水位低與50%的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號(hào)，LDD閉合，系統(tǒng)水位低低報(bào)警。手動(dòng)/自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換控制如下：全自動(dòng)模式下，系統(tǒng)自動(dòng)判斷水位的狀況，選擇不同的工作狀態(tài)。在手動(dòng)的模式下，兩臺(tái)給水泵的運(yùn)行控制可由人工自己操作。 (2)系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì) 2)1)單片機(jī)控制系統(tǒng)原理系統(tǒng)電路示意圖 圖(1)電路示意圖（protel）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如下:90

8、%70%50% LG LD LDD水箱 M1水泵 M2水泵圖（2）單片機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖其中M1、M2為給水泵機(jī)組，LG、LD、LDD分別為水位高、水位低、水位低低浮球開(kāi)關(guān)，當(dāng)水位高（大于90開(kāi)度）時(shí)，LG閉合，當(dāng)水位低（小于70開(kāi)度）時(shí)，LD閉合，當(dāng)水位低低（小于50開(kāi)度）時(shí)，LDD閉合。600立方米水箱的控制器由89c51系統(tǒng)構(gòu)成。為避免電機(jī)的起停和電源波動(dòng)時(shí)對(duì)電路的影響，輸入輸出均采用光電隔離。輸出通過(guò)繼電器，控制水泵機(jī)組的起停和報(bào)警，其電路圖如下： 圖（3）單片機(jī)控制水泵起停報(bào)警圖 給水泵電機(jī)主控回路圖如下: 圖（4）給水泵電機(jī)主控回路圖2）2）單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路目前，8051單片機(jī)在工

9、業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因此我們可以在許多單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，配接各種類(lèi)型的語(yǔ)音接口，構(gòu)成具有合成語(yǔ)音輸出能力的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，以增強(qiáng)人機(jī)對(duì)話(huà)的功能。CPU功能，總的來(lái)說(shuō)是以不同的方式，執(zhí)行各種指令。不同的指令其功自略異。有的指令涉及到枷各寄存器之間的關(guān)系；有的指令涉及到單片機(jī)核心電路內(nèi)部各功能部件的關(guān)系；有的則與外部器件如外部程序存儲(chǔ)器發(fā)生聯(lián)系。事實(shí)上，cRJ是通過(guò)復(fù)雜的時(shí)序電路完成不同的指令功能。所謂cRJ的時(shí)序是指控制器控照指今功能發(fā)出一系列在時(shí)間上有一定次序的信號(hào)，控制和啟動(dòng)一部分邏輯電路，完成某種操作。2）2）1） 時(shí)序 時(shí)序 MGL5l單片機(jī)的一個(gè)執(zhí)器周期由6個(gè)狀態(tài)(s1s6)組

10、成，每個(gè)狀態(tài)又持續(xù)2個(gè)接蕩周期，分為P1和P2兩個(gè)節(jié)拍。這樣，一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)振蕩周期組成。若采用12MHz的晶體振蕩器，則每個(gè)機(jī)器周期為1us，每個(gè)狀態(tài)周期為16us；在一數(shù)情況下，算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在N期間，而內(nèi)部寄存器到寄存器的傳輸發(fā)生在P2期間。對(duì)于單周期指令，當(dāng)指令操作碼讀人指令寄存器時(shí)，使從S1P2開(kāi)始執(zhí)行指令。如果是雙字節(jié)指令，則在同一機(jī)器周期的s4讀人第二字節(jié)。若為單字節(jié)指令，則在51期間仍進(jìn)行讀，但所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計(jì)數(shù)據(jù)也不加1。在加結(jié)束時(shí)完成指令操作。多數(shù)Mcs51指令周期為12個(gè)機(jī)器周期，只有乘法和除法指令需要兩個(gè)以上機(jī)器周期的指令，它們需4個(gè)機(jī)器周期

11、。 對(duì)于雙字節(jié)單機(jī)器指令，通常是在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲(chǔ)器中讀人兩個(gè)字節(jié)，但Movx指令例外，Movx指令是訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的單字節(jié)雙機(jī)器周期指令，在執(zhí)行Movx指令期間，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器被訪問(wèn)且被選通時(shí)跳過(guò)兩次取指操作。2）2）2） 80C51引腳電路及其功能下面按引腳功能分為4個(gè)部分?jǐn)⑹鰝€(gè)引腳的功能。電源引腳Vcc和VssVcc（40腳）：接+5V電源正端；Vss（20腳）：接+5V電源正端。外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHOMS單

12、片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。對(duì)于CHMOS芯片，該引腳懸空不接。控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式。輸入/輸出（I/O）引腳P0口、P1口、P2口及P3口(A).P0口（39腳22腳）：P0.0P0.7統(tǒng)稱(chēng)為P0口。當(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向8位輸入/輸出接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口為地址/數(shù)據(jù)

13、分時(shí)復(fù)用口。它分時(shí)提供8位雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)。對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，當(dāng)EPROM編程時(shí)，從P0口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。(B).P1口（1腳8腳）：P1.0P1.7統(tǒng)稱(chēng)為P1口，可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用。對(duì)于MCS52子系列單片機(jī)，P1.0和P1.1還有第2功能：P1.0口用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)脈沖輸入端T2；P1.1用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制端T2EX。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P0口接收輸入的低8位地址。(C).P2口（21腳28腳）：P2.0P2.7統(tǒng)稱(chēng)為P2口，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O接口且尋址范圍超過(guò)2

14、56個(gè)字節(jié)時(shí)，P2口用于高8位地址總線(xiàn)送出高8位地址。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P2口接收輸入的8位地址。(D).P3口（10腳17腳）：P3.0P3.7統(tǒng)稱(chēng)為P3口。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。附:89C51的引腳圖圖（5） 51單片機(jī)引腳分布 三、系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)3）1）系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) ORG 0000HAJMP MAINORG 0060HMAIN: MOV P1, #FFH ；P1 P3口初始化置1MOV P3，#FFHJNB P1.3 ， AUT ；若手動(dòng)在自動(dòng)位置，

15、跳到自動(dòng)模式子程序AJMP MEN ；否則轉(zhuǎn)到手動(dòng)模式子程序END主程序框架圖如下： 圖（6）主程序流程圖3）2）自動(dòng)模式子程序設(shè)計(jì)AUT：NOP ；空命令JNB P1.2 , LG ；水位高LGJB P1.1 LD ， ；水位沒(méi)低-LDCLR P3.1 ；水位低報(bào)警JB P1.0, LDD ；水位未低低-LDDCLR P3.0 ；水位低低報(bào)警JNB 3.1 P1.6, Y1 ；M1已啟動(dòng)Y1CLR P1.4 ；否則啟動(dòng)M1Y1: JNB P1.7 ,Y2 ；M2已啟動(dòng)-Y2 CLR P1.5 ；否則啟動(dòng)M2Y2: ACALL DELAY ；延時(shí)1分鐘 AJMP AUT ；返回自動(dòng)模式LDD:

16、 JNB P1.6 ,Y3 ；單獨(dú)運(yùn)行M1（LDD水位LD）CLR P1.4Y3: JB P1.7 Y2SETB P1.5AJMP Y2LG: CLR P3.2 ；水位高報(bào)警LD: AJMP MAIN ；返回主程序自動(dòng)模式子程序流程圖如下:圖（7） 自動(dòng)模式子程序流程圖3）3）手動(dòng)模式子程序設(shè)計(jì)MEN： NOPJNB P1.1 , MAIN ；水位高返回主程序ACALL KEYCJNE A ,#FOH,NN ；有無(wú)鍵合AJMP MENNN: JNB ACC.4 ,HM1 JNB ACC.5, HM2JNB ACC.6 ,DM1JNB ACC.7 ,DM2AJMP MENHM1: JNB P1.

17、6 ,MENCLR P1.4AJMP MENHM2: JNB P1.7, MEN CLR P1.5AJMP MENDM1: JB P1.6, MENSETB P1.4AJMP MENDM2: JB P1.7, MENSETB P1.5AJMP MENRET手動(dòng)模式子程序流程圖如下: 圖（8）手動(dòng)模式子程序流程圖3）4）延時(shí)1S子程序設(shè)計(jì)延時(shí)1S主程序:T1M1: MOV R1, #F0HL4: MOV R2, #08HL1: MOV R3, #FAHL2: MOV R4, #FAHL1: DJNZ R4, L1DJNZ R3, L2DJNZ R2, L3DJNZ R1, L4RET3）5）延時(shí)

18、6S子程序設(shè)計(jì)延時(shí)6ms子程序:T1M3: MOV R4, #12MM: MOV R5, #248DJN2 R5, $ DJN2 R4, D3RET3）6）有無(wú)鍵合子程序設(shè)計(jì)有無(wú)鍵合子程序：KEY： ACALL KS1 ；有無(wú)閉合JNZ LK1ACALL TIMAJMP KEY ；無(wú)鍵閉合返回LK1： ACALL TIMACALL TIMACALL KS1JNZ LK2 四、結(jié)束語(yǔ)通過(guò)這次單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)，使我認(rèn)識(shí)到單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域確實(shí)很廣泛，不僅培養(yǎng)了我自己的獨(dú)立思考能力，還加深了對(duì)單片機(jī)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)。但我也僅僅是掌握了其中的一小部分而已。所以設(shè)計(jì)過(guò)程中難免出現(xiàn)差錯(cuò)，以后我會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)，不斷完善自己。系統(tǒng)以單片機(jī)89C51為核心部件，單片機(jī)系統(tǒng)完成對(duì)水箱水位信號(hào)的采集、處理、等功能;運(yùn)行程序該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是: 1)工作運(yùn)行穩(wěn)定，抗干