水塔水位控制器课程设计.doc

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1、北京理工大學珠海學院ZHUHAI CAMPUS.BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY机械与车辆学院单片机原理及接口技术课程设计设计报告（2011-2012学年第一学期）设计题目：水塔水位控制系统姓 名：石尔逊学 号：090404021047班 级：09机械电子工程2班指导老师：邹浙湘设计时间：2011年12月5 H2011年12月16日单片机原理及接口技术课程设计考查评分表姓名学号班级设计题目水塔水位控制系统査 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

2、性错误软件編程(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：2011年 月 日目录一、课程设计的目的 3二、课程设计用的仪器和器件3三、课程设计的具体内容 3X总体

3、报告32、硬件设计43、软件流程和程序 64、调试结果7四、课程设计的体会和发生的问题 7五、参考文献 8一、课程设计的目的1、对关于单片机原理及接口技术课程设计所选的题目水塔水位控制 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。2、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、课程设计用的仪器和器件元件型号数量元件型号数量直流稳压电源1PC机1XL400仿真仪1塑料桶(O25-30cm)1塑料尺30cm1微型水泵1塑料管2m1光电耦合器4N25112V微型继电器(TWTMP

4、-53)1电路板(6*4cm)1薄铜片2cm*10cm *0. 5mm1导线2m1二极管1PNP三极管14. 7K电阻2300 Q电阻212针排针1电烙铁1焊锡1钳子1剪刀1三、课程设计的具体内容1、总体报告(1) 单片机应用系统设计、开发与调试 单片机应用系统是指以单片机为核心，配一定的外围电路和软件，能 实现某种或儿种功能的应用系统。单片机应用系统的设计主要包括硬件系统和软件系统两大部分。为保证系统能可靠工作，在软、硬件的设计中，还要考虑其抗干扰能力。 设计一个单片机测控系统，一般可分为四个步骤： 需求分析、方案论证和总体设计阶段 器件选择、电路设计制作、数据处理、软件编制阶段 系统调试与

5、性能测定 文件编制(2) 水塔水位控制要求水塔水位下降至下限水位时，启动水泵上水。水塔水位上升至上限水位时，关闭水泵。水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。供水系统出现故障时，自动报警，蜂鸣器不断在响的同时，发光二极管 不断闪烁。(3) 电路要求 电路板的设计需简洁大方，元器件的摆放要合理； 电路板的焊接要整齐，不能出现虚焊及焊接错误的情况。 电路板在运行过程中需工作性能良好。(4) 系统基本框架图控制电路(5) 水塔水位控制原理+ 5Vbb1CBb课程设计说明：水塔水位控制原理图见图，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

6、量水位下限，C测量水位上限，A接+5V, B、C接单片机P1.O,P1. 1并经 电阻R接地。（1）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，单片机输出信号，控制电机工作供水。（2）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，应维持现状水泵继续供水。（3）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, 表示水塔水位己满，需水泵停止供水，单片机输出信号，控制电机断电停止供水。（4）由于供水使水塔水位开始下降，水位在降到B点之前，B点电位为高、C 点电位为低，应维持供水状态不变。（5）当

7、水位降到下限B点以下，B、C两点电平都为低时，单片机输出控制， 回到（1）状态，使电机启动水泵供水。_AT89s52 简介兼容MCS51微控制器,8K字节FLASH存贮器支持在系统编程ISP 1000次擦写 周期； 256字节片内RAM,工作电压4. 0V到5. 5V,全静态时钟0 Hz到33 MHz,三级程序加密； 32个可编程10口，2/3个16位定时/计数器,6/8个中断源,全双工UART；低功耗支持Idle和Power-down模式,Power_down模式支持中断唤醒；看门狗定时器，双数据指针，上电复位标志.2、硬件设计A（1）电路板设计如图：用80C51设计一个单片机最小控制系统。

8、其中P1.0接 水位下限传感器；Pl. 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、铜板、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P1. 0 口；C电极置于水位20cm处，经5. 1K的下拉电阻接单片机Pl. 1 口。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。如下表所示。其中第三种组合（b二1、c

9、二0）正常情况下是不能发生的，但在设计中还是应该考虑到，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电机停转原理图:3、软件流程和程序实验程序:#include sbit Pl_2二P2 ;sbit Pl_0 二P0;sbit Pl_l 二Pl;sbit Pl_3二P3;void delay(unsigned char i); void main ()Pl二0x00;Pl_2二0;if (P1_O=1&P1_1=O)Pl_2=l;else if (P1_1=1&P1_O=1)Pl_2=0;else if (Pl_l=0&Pl_0=0)Pl_3=l

10、;Pl_2二1; delay (100);Pl_3=0; delay (100);秒表程序#include define uchai unsigned chardefine umt unsigned mtumt counter;uchai ge,shi,bai;uchai duaiuna=0x2&0x7e,0xA2.0x62,0x74.0x61,0x21,0x7A.0x20.0x60,0xff;uchar weuna=Ox7f,Oxbf.Oxdf.Oxef,Oxf7,Oxfd,Oxfe;void displav(uchar one,uchai two.ucliai tluee);void in

11、it();void delay(uchar i);void main()initQ；wlule(l) display(ge,shi,bai);void displav(uchar one.uchai- two.uchar tluee) P0=0xff;P2=weuna0;PO=duaimiaone;delay(2);P2=weunal;PO=duanmatwo;delay(2);P2=weuna2;PO=duaimiatluee;delay(2);void delay(uchar i)uchaikj;fdi(k=O;ki;k+)for (J=Oj255j+);void uiit()TMOD=O

12、xlO;THl=15536/256;TL1=15536%256;TR1=1;ET1=1;EA=1;countei-0;void time_0() mterrupt 3 unsigned chai i;THl=15536/256;TL1=15536%256;i+;if(i=20) i=0;countei-H-;if(counter= 1000)countei-0: bai=counter/100;shi=(countei-% 100)/10;ge=counter%10;4、调试结果(1) 在Kerl-uVision上单步调试，观察累加器寄存器存储器的运行之间是否 正常。(2) 将程序下载到仿真仪

13、上，进行模拟仿真，检查程序工作是否正常。(3) 将模拟水塔、传感器、控制电路和水泵联成一个完整的系统，进行整机 调试，观察系统工作是否正常。四、课程设计的体会和发生的问题经过此次课程设计，其中有过懊恼，有过欣慰，有过开心，有过焦急，但更 多的是感慨。从理论到实践，所谓受益匪浅，使我学到很多很多的东西，同时不 仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多书本上所没有学到过的知识。从刚开始的无从下手，在各位老师与同学的精心指导与帮助下，开始在脑海 里有了大致的模块，再经过电路程序的设计，分析，组装，绘制。首先从焊接角度來讲，经过了将近两个星期的焊接，虽然一块万能电路板上 只需要我们焊接7个电路元件，

14、但是我的焊接技术实在是不怎么高，焊出了许多 的虚焊点，导致第一次的电路板测试中没有得到预期的结果，不过我们3个人一 组，最终还是焊接好了一块电路板。其次，从调试程序阶段來说，我们的仿真图就画了整整一个下午，才让电机 转动，接下來的编程中，总是出现在电机该停止的时候出现了电机的反转，经过 了多次的实验，才知道是电动机用错的的缘故。改了电动机的类型之后，电机的 转动才恢复了正常。从中说明了我们对软件的操作熟练程度还远远不够。以后要 多加强这方面的联系。最后从合作角度考虑，我们这次为期2个星期的单片机课程设计，使我充分 认识到“三人行，必有我师焉。”这句话的深刻含义，因为没有邹浙湘老师的耐 心教导和

15、正确地课程指导，还有我们组其他两人的团结合作，面对困难永不放弃 的精神使我们完成了这次单片机的课程设计。这两个星期我所学到的做人做事的 道理和永不放弃的精神讲永远激励着我未來的人生道路。勇往直前。通过这次课程设计，使我懂得了理论知识与时间相结合起来，从理论中得出 结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实践动手能力和独立思考的能力。 在设计的过程中遇到的种种问题，困难重重，但可喜的是最终都得到解决。最后， 我从这次电子实习里深刻的体会到了一个很重要的道理，就是做什么事情都是不 容易的，要做就要把它做完，做对，做好。所以必要的时间和功夫还是需要花的。 正如诗人陆游冬夜读书示子律里所云“纸上得來终觉浅，绝知此事要躬行。” 这就是我深刻体会到的道理。五. 参考文献1曹琦：一种节能的变压变频供水系统J,变频器世界，2006, (7)： 133-1372李克俭、饶满和：水塔水位控制系统的研究与设计刀，广西工学院学报，2006 (4)3何立民：单片机应用技术选编北京航空航天大学出版社4李朝青：单片机原理及接口技术北京航空航天大学出版社5刘和平：单片机原理及应用重庆大学出版社6谢自美：电子线路设计实验.测试(第二版)华中科技大学出版社7网页