1、 课课 程程 设设 计计 课程名称 嵌入式系统课程设计 题目名称 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 二一五年五月三十一日 目目 录录 摘 要 1 一 引 言 3 二 设计方法和原理 4 （一）水塔水位的控制原理 . 4 （二）总体设计方案 . 4 三 硬件设计 5 （一）硬件设计方案 . 5 （二）主芯片 AT89C51 5 （三） 光报警及显示电路 . 6 （四） 键盘连接电路 . 6 （五） 复位电路 . 7 （六） 晶振电路 . 8 四 软件设计 9 （四） 程序流程图及其分析 . 9 五 系统仿真及实际调试 10 （一）元器件清单 . 10 （二） 系统调试及仿真 . 10 六 总
2、结 13 致 谢 13 附录一 源代码 15 1 摘 要 水箱水位控制系统研究背景： 在工农业生产中，常常需要控制液体水位。随着国家工业的迅速发展，水位控制 技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。低温液体（液氧、液氮、 液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）得到广泛的应用，作为贮存低温液体的容器 要保证能承受其载荷；在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水 位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学 与科学研究中，也经常碰到需要进行水位控制的实验装置。 水箱水位控制系统研究意义 ： 大型水箱是很多公司生产过程中必不可少的部件， 它的性能和工作
3、质量的优良不 仅仅对生产有着巨大的影响，而且也关系着生产的安全。在过去，大量的对水箱操 作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控 制，时刻监控水箱的环境，夜间的监控等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监则器 件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。所以， 对水箱控制，如果能够使用精密的而且完全会严格按照生产规定运行的自动化系统， 可以最大限度的避免事故的几率，同时也能节省资源并能有效提高生产效率。 从水 资源节约方面考虑，以往的人工控制在很多情况下，造成资源不必要的浪费，大部 分原因是水箱内部水位没有及时的反馈信息到操作员，从而使控制上有
4、一定的延迟， 从而造成了水量过多或者没能及时补水而导致资源的浪费或生产出现异常。而对水 箱水位的监控以及自动化的引入可以很好的改善补水过多和及时补水的情况，可以 很好的节约资源有效的降低成本。 单片机，一小块芯片上集成了一个微型计算机的 各个组成部分，它的诞生使众多自动化控制系统得以实现。80C51 以它功能强大， 设计简单，制造廉价，支持指令集较多。所以应用到众多嵌入式系统开发中。 因此， 基于 80C51 单片机的水箱水位控制系统研究有着重要的意义。 水位控制一般指对某 一水位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。液体的水位自动控制，是近年 来新开发的一项新技术，它是微型计算机软件、硬件
5、、自动控制等几项技术紧密结 合的产物，工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制，危机控制有以下明显优 势： 1）直观而集中的显示运行参数，能显示水位状态。 2）在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值，并修改系统的控制 参数，可以方便的改变水位的上限、下限。 3）具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控 计算机上能根据控制效果及时修改运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误， 提高生产过程的实时性、安全性。 综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。单片机在一 块芯片上集成了一片微型计算机所需的 CPU、存储器、输入、输出等部件。
6、单片机 自问世以来，性能不断提高和完善，体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领 域日益广泛。一般工业控制系统的工作环境差，干扰强，利用单片机控制就能克服 这些缺点，因此单片机在控制领域得到广泛的应用，使用单片机控制水箱水位是很 好的选择。 水箱水位控制系统国内外研究现状 ： 2 目前，水箱控制系统已不仅仅局限于大型的电厂、煤炭、钢铁等大型企业领域， 它以自身的自动化控制系统的安全优势，已经慢慢深入到一些民用水箱产品。但是 目前阶段，它的成本还很高。比如把一台纯手工家用水箱设计成自动化控制的水箱， 从硬件的设计和铺设，对于民用化产品实施的性价比较高。因此大规模的使用仍受 到经济上的限制。但是，从长远来看，随着自动化技术的改进和硬件成本的降低， 以及人们对资源浪费的重视。水箱控制系统仍然有大规模推广的前景。 我国仍然处 于生产型发展中国家，所有几乎在能源相关的所有领域中，水箱是比不可少的部件， 即使是发达国家也不例外。它性能的优良与否关系直接关系到企业的生产安全和效 益。随着我国嵌入式技术的发展，我国控制系统技术已经达到国际水平，但是在中 小型企业以及民用产品，大量的水
