1、 单片机原理及系统单片机原理及系统课程设计课程设计 专专 业：业： 电气工程及其自动化 班班 级：级： 电气 092 姓姓 名：名： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 2012 2012 年年 7 7 月月 1 1 日日 评语： 平时（40） 修改（30） 报告（30） 总成绩 单片机原理及系统课程设计报告 - 1 - 1 1、引言引言 1.11.1 设计内容设计内容 本设计为一个实际应用系统的水塔水位控制部分。在此水塔水位控制系统中， 检测信号来自插入水中的 3 个金属棒，以感知水位变化情况。工作正常情况下， 应保持水位在某一范围内，当水位变化发生故障的时候，及时关断电机电源，发 出声、
2、光报警信号。 (1) 完成单片机硬件的设计，包括：CPU、存储器、输入/输出接口以及总线 连接部分； (2)完成控制软件的设计； 1.2 1.2 设计要求设计要求 (1)因本计算机控制系统还控制有其他多个设备， 所以要求水位检测采用中断 方式； (2)给出系统硬件电路原理图； (3)给出系统程序流程图、程序清单； (4)以论文格式给出设计报告。 2 2、设计方案及原理、设计方案及原理 2.1 2.1 水塔水位控制原理水塔水位控制原理 图中虚线表示允许水位变化的上下限。在正常情况下，保持水位在虚线范围 内。在图中 A 棒处于下限水位，C 棒处于上限水位，B 棒在上下限水位之间。 水塔由电动机带动
3、水泵供水，单片机控制电动机转动就可以达到对水位控制 的目的。供水时，水位上升，当达到上限时，由于水的导电作用，B、C 棒接通+5V。 因此，b、c 两端均为 1 状态，这时应停止电机和水泵的工作，不在给水塔供水。 当水位降到下限时，B、C 棒都不能与 A 棒导电，因此 b、c 两端为 0 状态。这 时应启动电机，带动水泵工作，给水塔供水。 当水位处在上下限之间时，B 棒与 A 棒导通。而 C 棒不能和 A 棒导通，因此 b 端状态为 1，c 端为 0 状态。这时，无论是电机已带动水泵给水塔加水，水位在不 断上升；或者是电机没有工作，用水使水位不断下降。都应保持原有的工作状态。 如下为水塔水位控
4、制原理图： 单片机原理及系统课程设计报告 - 2 - 图 1 水位控制原理图 3 3、硬件设计硬件设计 水塔水位的控制机构图如图 2 所示，硬件连线图如图 3 所示。 图 2 水塔水位控制结构图 3.1 3.1 水位检测接口电路水位检测接口电路 为了便于实现水位检测功能，用一个两位的拨码开关模拟 b、c 端的状态(1、 0)，正电极接+5 V 电源，每个负电极分别通过 47 kQ 的电阻(尺 1，R2)接地。 将单片机的 P10 端口接开关 1，P11 端口接开关 2。假设被水淹没的负电极都 为高电平，此时开关置 1；露在水面的负电极都为低电平，开关此时置为 0。单片 机通过负电极重复采集检测水位，当缺水时(此时两个开关均置 0)，电机必须带动 水泵抽水；若水位在正常范围内时，检测信号为高，低电平(此时开关 1 置 1，开 关 2 置 0)；当水位过高时，检测信号为高电平(此时开关 l 和 2 都置 1)，单片机 检测到 P10 和 P11 为高电平后，立即停机 273
