课程设计-单片机水塔水位控制

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1、 0 目目 录录 第 1章 系统整体设计说明 . 1 第 2章 整体设计方案. 2 第 3章 设计系统方框图与工作原理 3 3.1 工作原理 3 3.2 系统结构框图 4 第 4章 硬件设计及说明 . 5 4.1 硬件设计说明 5 4.2 水位控制硬件设计 . 5 4.3 故障及水质监测硬件设计 6 4.4 水位显示硬件设计原理图 . 7 第 5章 软件设计与说明 . 8 5.1 软件设计 . 8 5.2 软件设计流程图 10 第 6章 调试步骤、使用说明 . 10 第 7章 设计总结 13 参考文献 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 附录. 14 1 第 1 章 系统整体设计说明 现代

2、传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处 理技术和新工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未 有的奇迹。在工业、国防、科研等许多应用领域，智能检测系统正发 挥着越来越大的作用。检测设备就像神经和感官，源源不断地向人类 提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有 力工具。现代的广义智能检测系统应包括一切以计算机（单片机、PC 机、工控机、系统机）为信息处理核心的检测设备。因此，智能检测 系统包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软 件环节。从某种程度上来说，智能检测系统的发展水平表现了一个国 家的科技和设计水平。 本课题研究的内容是“水塔水

3、位控制系统”。水位控制在日常生 活及工业领域中应用相当广泛，而以往水位的检测是由人工完成的， 值班人员全天候地对水位的变化进行监测，用有线电话及时把水位变 化情况报知主控室。然后主控室再开动电机进行给排水。很显然上述 重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。同时 也容易出差错。因此急需一种能自动检测水位，并根据水位变化的情 况自动调节的自动控制系统，我所设计的就是这方面的课题。 水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机 电控制等。本设计采用单片机进行主控制，在水水塔上安装一个自动 测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测 量到的水位变化转换成

4、相应的电信号，主控台应用单片微机对接收到 的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、控制及故障报警及显示 水位等功能。 2 第 2 章 整体设计方案 本设计用 80C51 单片机为核心，由于单片机 I/O 管脚能够使用的 只有 P0 口，而设计的要求是利用引脚输入信号并对信号进行处理，并 且要输出水位显示，故障报警，污水报警，启动停止水泵等功能，这 样一来我们只用单片机的 P1 引脚是远远不够的， （单片机的 P1,P2 和 P3 的部分引脚不能用来信号的输入输出）因此我利用 8255A 对其引脚 进行扩展， 通过 8255A 的 PC 口进行信号的输入并利用 8255A 的 PA 口 连接两个

5、数码管来显示实际水位，当水位在不同的位置时利用程序控 制将在数码管上显示这段时间的水位。并利用延时子程序来延时，延 时时间 1S，每间隔 1S 系统将进行一次水位检测，当水位低于下限水位 时将通过 PC 口输入信号并由 8255A 将信号送到单片机，通过单片机来 控制水泵工作，同样当水位上升到上限水位时将通过 PC 口输入信号并 由 8255A 将信号送到单片机，通过单片机的 P1.6 口来控制停止水泵工 作，当处于上下线之间是保持原有状态，并且此设计我还设计故障报 警和水质检测，当检测到故障时通过 PC 口输入信号并由 8255A 将信号 送到单片机，再由单片机的 P1.5 和 P1.7 口

6、输出信号到发光二极管， 通过二极管和水质有问题时我通过发光二极管来显示，同时停止系统 工作。水位显示我设计的是动态的，因此在设设计时我要设计一个延 时子程序，延时时间 2ms，通过延时子程序经过一段时间间隔后，再调 用显示子程序。通过这种反复调用来实现 LED 显示器的动态扫描。 3 第 3 章 设计系统方框图与工作原理 3.1 工作原理： 我们可以设置水位的上下限，在正常情况下，应保持水位在上下 限之间。为此，在水塔内的不同高度安装 3 根金属棒，以感知水位变 化情况。其中，A 棒处于下限水位，B 处于上限水位，G 浮球在上下水 位之间，它可以在水面上浮动。 水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动，以达到水位控 制之目的。供水时，水位上升，当达到上限时，由于水的导电作用，G 棒连通+5V。因此，A、B 两端均为 1 状态，这时应停止电机和水泵的工 作，不再給水塔供水。 当水位降到下限时，A、B 棒都不能与 G 棒导电，因此 A、B 两端均 为 0 状态。这时，应启动电机，带动水泵工作，給水塔供水。 当水位处于上下限之间时， G 棒与 A 棒导通， 因此 B 棒不能与 G 棒导通