課程設(shè)計(jì)-單片機(jī)水塔水位控制1

目錄第一章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)說(shuō)明錯(cuò)誤!不決義書(shū)簽。第二章整體設(shè)計(jì)方案錯(cuò)誤!不決義書(shū)簽。第三章設(shè)計(jì)系統(tǒng)方框圖與工作原理3工作原理：3系統(tǒng)構(gòu)造框圖:4第四章硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明5硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明:5水位控制硬件設(shè)計(jì)：5故障及水質(zhì)監(jiān)測(cè)硬件設(shè)計(jì)：錯(cuò)誤!不決義書(shū)簽。水位顯示硬件設(shè)計(jì)原理圖：7第五章軟件設(shè)計(jì)與說(shuō)明（包含流程圖）8軟件設(shè)計(jì)：8軟件設(shè)計(jì)流程圖：10第六章調(diào)試步驟、使用說(shuō)明錯(cuò)誤!不決義書(shū)簽。第七章設(shè)計(jì)總結(jié)錯(cuò)誤!不決義書(shū)簽。參照文件錯(cuò)誤!不決義書(shū)簽。附錄錯(cuò)誤!不決義書(shū)簽。第一章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)說(shuō)明現(xiàn)代傳感技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息辦理技術(shù)和新工藝、新資料的發(fā)展為智能檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)了亙古未有的奇觀。在工業(yè)、國(guó)防、科研等很多應(yīng)用領(lǐng)域，智能檢測(cè)系統(tǒng)正發(fā)揮著愈來(lái)愈大的作用。檢測(cè)設(shè)施就像神經(jīng)和感官，絡(luò)繹不絕地向人類供給宏觀與微觀世界的各種信息，成為人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有力工具?，F(xiàn)代的廣義智能檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)包含全部以計(jì)算機(jī)（單片機(jī)、PC機(jī)、工控機(jī)、系統(tǒng)機(jī)）為信息辦理核心的檢測(cè)設(shè)施。所以，智能檢測(cè)系統(tǒng)包含了信息獲得、信息傳遞、信息辦理和信息輸出等多個(gè)硬、軟件環(huán)節(jié)。從某種程度上來(lái)說(shuō)，智能檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展水平表現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的科技和設(shè)計(jì)水平。本課題研究的內(nèi)容是“水塔水位控制系統(tǒng)”。水位控制在平常生活及工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用相當(dāng)寬泛，而過(guò)去水位的檢測(cè)是由人工達(dá)成的，值班人員全天候地對(duì)水位的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用有線電話實(shí)時(shí)把水位變化狀況報(bào)知主控室。而后主控室再開(kāi)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行給排水。很明顯上述重復(fù)性的工作不論從人員、時(shí)間和資本上都將造成很大的浪費(fèi)。同時(shí)也簡(jiǎn)單出差錯(cuò)。所以急需一種能自動(dòng)檢測(cè)水位，并依據(jù)水位變化的狀況自動(dòng)調(diào)理的自動(dòng)控制系統(tǒng)，我所設(shè)計(jì)的就是這方面的課題。水位檢測(cè)能夠有多種實(shí)現(xiàn)方法，如機(jī)械控制、邏輯電路控制、機(jī)電控制等。本設(shè)計(jì)采納單片機(jī)進(jìn)行主控制，在水水塔上安裝一個(gè)自動(dòng)測(cè)水位裝置。利用水的導(dǎo)電性連續(xù)地全天候地丈量水位的變化，把丈量到的水位變化變換成相應(yīng)的電信號(hào)，主控臺(tái)應(yīng)用單片微機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)辦理，達(dá)成相應(yīng)的水位顯示、控制及故障報(bào)警及顯示水位等功能。第二章整體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)用80C51單片機(jī)為核心，因?yàn)閱纹瑱C(jī)I/O管腳能夠使用的只有P0口，而設(shè)計(jì)的要求是利用引腳輸入信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行辦理，而且要輸出水位顯示，故障報(bào)警，污水報(bào)警，啟動(dòng)停止水泵等功能，這樣一來(lái)我們只用單片機(jī)的P1引腳是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，（單片機(jī)的P1,P2和P3的部分引腳不可以用來(lái)信號(hào)的輸入輸出）所以我利用8255A對(duì)其引腳進(jìn)行擴(kuò)展，經(jīng)過(guò)8255A的PC口進(jìn)行信號(hào)的輸入并利用8255A的PA口連結(jié)兩個(gè)數(shù)碼管來(lái)顯示實(shí)質(zhì)水位，當(dāng)水位在不一樣的地點(diǎn)時(shí)利用程序控制將在數(shù)碼管上顯示這段時(shí)間的水位。并利用延時(shí)子程序來(lái)延時(shí)，延不時(shí)間1S，每間隔1S系統(tǒng)將進(jìn)行一次水位檢測(cè)，當(dāng)水位低于下限水位時(shí)將經(jīng)過(guò)PC口輸入信號(hào)并由8255A將信號(hào)送到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)來(lái)控制水泵工作，相同當(dāng)水位上漲到上限水位時(shí)將經(jīng)過(guò)PC口輸入信號(hào)并由8255A將信號(hào)送到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的口來(lái)控制停止水泵工作，當(dāng)處于上下線之間是保持原有狀態(tài)，而且此設(shè)計(jì)我還設(shè)計(jì)故障報(bào)警和水質(zhì)檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)經(jīng)過(guò)PC口輸入信號(hào)并由8255A將信號(hào)送到單片機(jī)，再由單片機(jī)的和口輸出信號(hào)到發(fā)光二極管，經(jīng)過(guò)二極管和水質(zhì)有問(wèn)題時(shí)我經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管來(lái)顯示，同時(shí)停止系統(tǒng)工作。水位顯示我設(shè)計(jì)的是動(dòng)向的，所以在設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)我要設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，延不時(shí)間2ms，經(jīng)過(guò)延時(shí)子程序經(jīng)過(guò)一段時(shí)間間隔后，再調(diào)用顯示子程序。經(jīng)過(guò)這類頻頻調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)LED顯示器的動(dòng)向掃描。第三章設(shè)計(jì)系統(tǒng)方框圖與工作原理工作原理：我們能夠設(shè)置水位的上下限，在正常狀況下，應(yīng)保持水位在上下限之間。為此，在水塔內(nèi)的不一樣高度安裝3根金屬棒，以感知水位變化狀況。此中，A棒處于下限水位，B處于上限水位，G浮球在上下水位之間，它能夠在水面上調(diào)動(dòng)。水塔由電機(jī)帶動(dòng)水泵供水，單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到水位控制之目的。供水時(shí)，水位上漲，當(dāng)達(dá)到上限時(shí)，因?yàn)樗膶?dǎo)電作用，G棒連通+5V。所以，A、B兩頭均為1狀態(tài)，這時(shí)應(yīng)停止電機(jī)和水泵的工作，不再給水塔供水。當(dāng)水位降到下限時(shí)，A、B棒都不可以與G棒導(dǎo)電，所以A、B兩頭均為0狀態(tài)。這時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)水泵工作，給水塔供水。當(dāng)水位處于上下限之間時(shí)，G棒與A棒導(dǎo)通，所以B棒不可以與G棒導(dǎo)通，A端為1狀態(tài)，B端為0狀態(tài)。這時(shí)，不論是電機(jī)已在帶動(dòng)水泵給水塔供水，水位在不停上漲，或許是電機(jī)沒(méi)有工作，用水使水位在不停降落，都應(yīng)持續(xù)保持原有的工作狀態(tài)。為了知足本次課程設(shè)計(jì)的要求，我們還要顯示上下限水位之間的幾個(gè)數(shù)值，其電路的接法和A棒和B棒相同，都是接一個(gè)電阻而后接地，而后將端口接到單片機(jī)上，經(jīng)過(guò)單片機(jī)與顯示器連接，以顯示不一樣的水位值。因?yàn)楸敬握n程設(shè)計(jì)不需要?jiǎng)酉蝻@示所以只要要一個(gè)顯示器即可。系統(tǒng)構(gòu)造框圖:該方案以單片機(jī)為核心，配以必定的外頭電路和軟件，以實(shí)現(xiàn)水塔水位控制的功能。它由硬件部分和軟件部分構(gòu)成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的硬件電路設(shè)計(jì)框圖以下列圖1所示。啟動(dòng)水泵單片機(jī)故障報(bào)警污水報(bào)警信號(hào)輸入8255A水位顯示圖第四章硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明:此設(shè)計(jì)也能夠用PROTEUS來(lái)進(jìn)行仿真，我們能夠在此軟件中仿真有點(diǎn)繁瑣，我的硬件仿真是在試驗(yàn)臺(tái)長(zhǎng)進(jìn)行的，但基本接線與下圖2相同，因?yàn)樵囼?yàn)臺(tái)上沒(méi)有水泵，我就用發(fā)光二極管來(lái)取代水泵，經(jīng)過(guò)二極管能否發(fā)光來(lái)顯示出水泵能否工作。用80C51設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)最小控制系統(tǒng)。此中PC0接水位上限傳感器；PC1接水位下限傳感器；PC4輸出后接光電耦合器，用來(lái)檢測(cè)水的質(zhì)量，輸出后經(jīng)過(guò)繼電器控制水泵工作；輸出后接LED，當(dāng)出現(xiàn)故障是LED發(fā)亮；輸出后接LED，當(dāng)水出現(xiàn)污濁時(shí)LED發(fā)亮。水位控制硬件設(shè)計(jì)：用導(dǎo)電片、導(dǎo)線等設(shè)計(jì)一個(gè)水塔水位傳感器。此中A電極置于水位2m處經(jīng)下拉電阻接8255A的PC1口，B電極置于水位12m處經(jīng)下拉電阻接8255A的PC0口，C電極置于水位4m處經(jīng)下拉電阻接8255A的PC2口，D電極置水位6m處經(jīng)下拉電阻接8255A的PC4口，E電極置于水位8m處經(jīng)下拉電阻接8255A的PC5口并將它們所有接地。再設(shè)計(jì)一個(gè)導(dǎo)電浮球G并在浮球上接+5V電壓。設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)至水泵的控制電路。要求單片機(jī)與水泵之間要用光電耦合器和繼電器控制，計(jì)算出LED限流電阻，接好繼電器的續(xù)流二極管。硬件仿真圖以下：圖故障及水質(zhì)監(jiān)測(cè)硬件設(shè)計(jì)：利用光電傳感器測(cè)出水的污濁度并變換成電壓與標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)所得電壓做與比較，經(jīng)過(guò)PC3口接入單片機(jī)。利用發(fā)光二極管來(lái)顯示。硬件仿真圖以下：圖水位顯示硬件設(shè)計(jì)原理圖：利用單片機(jī)與8255A連結(jié)，將顯示水位信號(hào)經(jīng)過(guò)8255A的PA口送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。而我們經(jīng)過(guò)單片機(jī)的和來(lái)控制兩個(gè)LED管硬件仿真圖以下：圖第五章軟件設(shè)計(jì)與說(shuō)明（包含流程圖）軟件設(shè)計(jì)：一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，要達(dá)成各項(xiàng)功能，第一一定有較完美的硬件作保證。同時(shí)還一定獲得相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，特別是單片機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今日，很多由硬件達(dá)成的工作，都可經(jīng)過(guò)軟件編程而取代。甚至有些一定采納很復(fù)雜的硬件電路才能達(dá)成的工作，用軟件編程有時(shí)會(huì)變得很簡(jiǎn)單，如數(shù)字濾波，信號(hào)辦理等。所以充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采納MCS—51匯編語(yǔ)言和構(gòu)造化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軟件編程。這個(gè)系統(tǒng)程序由主控程序、延時(shí)子程序，顯示子程序構(gòu)成。此中主控程序是核心。由它控制著整個(gè)系統(tǒng)程序的運(yùn)轉(zhuǎn)和跳轉(zhuǎn)。流程圖如圖5所示。包含系統(tǒng)初始化，數(shù)據(jù)辦理，故障報(bào)警等。軟件設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟以下：①當(dāng)水位低于A時(shí)，因?yàn)闃O棒A和G、B和G之間被空氣絕緣，PC1和PC0獲得低電平，全置0，單片機(jī)控制電路使置零，繼電器吸合，啟動(dòng)水泵向水塔注水；②當(dāng)水位高于A低于B時(shí)，PC1置1，PC0置0，繼電器常開(kāi)觸電自保，所以升到A以上時(shí)，繼電器其實(shí)不立刻開(kāi)釋，電極仍舊供水；③當(dāng)水位達(dá)到B時(shí)，PC0、PC1均置1，單片機(jī)控制電路使置1，繼電器開(kāi)釋，水泵停止工作；用水過(guò)程中，水位降到B以下，PC0置0，PC1置1，保持原狀，電機(jī)不工作，直到降到A以下，這樣周而復(fù)始。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，由置零，輸出報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一支發(fā)光二極管D1進(jìn)行光報(bào)警。⑤用水過(guò)程中，當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到水質(zhì)有問(wèn)題時(shí)，此時(shí)由口置零，輸出報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一支發(fā)光二極管D2進(jìn)行光報(bào)警。若水泵工作則停止工作。軟件設(shè)計(jì)流程圖：流程圖1：下列圖2主要實(shí)現(xiàn)的是控制水泵能否工作，故障檢測(cè)，水質(zhì)檢測(cè)的功能。開(kāi)始檢測(cè)水質(zhì)PC4=0?N水位檢測(cè)最高水位延時(shí)PC0=1?Y最低水位PC1=1?Y

報(bào)警P1.7=0保持YNPC1=1?報(bào)警P1.5=0停機(jī)P1.6=1

停機(jī)P1.6=1啟動(dòng)P1.6=0停機(jī)等候圖以下列圖3是顯示水位的子程序設(shè)計(jì)流程圖，我們能夠經(jīng)過(guò)下面的子程序來(lái)顯示水位，此時(shí)若水位低于A導(dǎo)電片下我將其LED顯示水位為00，這是水泵工作，若水位低于C導(dǎo)電片下我將其LED顯示水位為02，若水位低于D導(dǎo)電片下我將其LED顯示水位為04，若水位低于E導(dǎo)電片下我將其LED顯示水位為06，若水位低于B導(dǎo)電片下我將其LED顯示水位為08，若水位高于和等于B導(dǎo)電片刻我將其LED顯示水位為12，停止水泵工作。顯示水位顯示數(shù)值PC1=0?0顯示數(shù)值PC2=0?2顯示數(shù)值PC4=0?4顯示數(shù)值PC5=0?6顯示數(shù)值PC0=0?顯示數(shù)值12返回

8圖第六章調(diào)試步驟、使用說(shuō)明1)硬件的調(diào)試機(jī)器故障清除硬件的調(diào)試在上電后的工作能否是正常，主要包含不插單片機(jī)的調(diào)試和插上單片機(jī)的檢測(cè)。無(wú)單片機(jī)的調(diào)試無(wú)單片機(jī)調(diào)試主要檢查電路工作能否正常，調(diào)試數(shù)碼管能否點(diǎn)亮，顯示數(shù)據(jù)能否正確，詳細(xì)步驟以下：A：翻開(kāi)電源，將輸出電壓調(diào)到5伏，而后封閉電源。B：將電路板的火線與電源正極相連，地線與負(fù)極相連。C：翻開(kāi)電源，用萬(wàn)用表檢測(cè)電路板能否有輸出電壓，假如有就是好的，沒(méi)有就要檢測(cè)能否有短路。D：電路檢查完后，封閉電源，用一根導(dǎo)線與電源負(fù)極相連，而后翻開(kāi)電源，用導(dǎo)線的另一端逐個(gè)與P0、P2口的管腳接觸，看數(shù)碼管顯示能否正確。調(diào)試過(guò)程中碰到的問(wèn)題及解決方法：（1）上電后，用導(dǎo)線一端接低電平，另一端逐個(gè)連結(jié)P0、P2管腳，數(shù)碼管顯示不正常，檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)管腳有短路現(xiàn)象，將短路管腳從頭焊接后，顯示正常。2）頻頻調(diào)試幾次后，發(fā)現(xiàn)電路不穩(wěn)固，有時(shí)沒(méi)反響。認(rèn)真剖析后，感覺(jué)是穩(wěn)壓管有問(wèn)題，拆掉后直接接5V電壓源，問(wèn)題解決。3)有單片機(jī)的調(diào)試加上單片機(jī)，目的是看單片機(jī)可否正常工作，有效地控制顯示數(shù)據(jù)。編寫(xiě)一個(gè)小程序，燒入芯片中加點(diǎn)調(diào)試。將編好的程序進(jìn)行編譯，馬上*.ASM文件轉(zhuǎn)變?yōu)?.BIN文件，而后燒入片子。程序的編譯和燒入將在此后介紹。把單片機(jī)AT89C51接入底座插入底座，加電，看各位顯示能否是正確。用復(fù)位鍵看顯示能否正確，假如穩(wěn)固，表示調(diào)試成功。調(diào)試過(guò)程中碰到的問(wèn)題：上電后，用示波器檢測(cè)30腳，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有時(shí)鐘頻次輸出，認(rèn)真剖析發(fā)現(xiàn)30腳沒(méi)接高電平，從頭焊接后，輸出美麗的時(shí)鐘脈沖。第七章設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)我們?cè)O(shè)計(jì)的是水塔水位控制。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程就是一個(gè)不停熟習(xí)和掌握單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程又似一個(gè)探究與發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，我們會(huì)不停的發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，進(jìn)而需要不停的去探究，去追求解決問(wèn)題的方法與門(mén)路，而每一次成功解決問(wèn)題都會(huì)給我們以非常的鼓舞和歡樂(lè)。這個(gè)過(guò)程能夠給我們一個(gè)很好的鍛煉，不單不過(guò)專業(yè)知識(shí)更好的掌握，更重要的是能夠培育我們的興趣、思想能力和著手能力。作為一名電氣工程專業(yè)的學(xué)生，單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)是很存心義的。更重要的是怎樣把自己平常所學(xué)的東西應(yīng)用到實(shí)質(zhì)中。固然自己關(guān)于這門(mén)課懂的其實(shí)不多，好多基礎(chǔ)的東西都還沒(méi)有很好的掌握，感覺(jué)很難，也沒(méi)有很有效的方法經(jīng)過(guò)自己去理解，但是靠著這倆個(gè)禮拜認(rèn)真的學(xué)習(xí)，在老師和同學(xué)的幫助和解說(shuō)下，逐漸對(duì)這門(mén)課逐漸產(chǎn)生了些許的興趣，自己開(kāi)始主動(dòng)學(xué)習(xí)并逐漸從基礎(chǔ)慢慢開(kāi)始弄懂它。我以為這個(gè)收獲應(yīng)當(dāng)說(shuō)是相當(dāng)大的。一開(kāi)始我們從老師那領(lǐng)來(lái)課題，回去后找參照書(shū)，上網(wǎng)找資料，把程序輸?shù)杰浖性俜抡妫l(fā)現(xiàn)好多程序都是不完好的，這讓我們傷透了腦筋。看著其他小組都弄得有模有樣了，但是我們連這個(gè)課題程序都沒(méi)有弄好。最后頻頻斟酌仿真結(jié)果仍是很不盡人意。程序接線什么的都沒(méi)改好了，使用電腦軟件調(diào)試沒(méi)有問(wèn)題，但是就是沒(méi)法達(dá)到預(yù)期想要的結(jié)果。無(wú)奈之下不得不求援于老師，經(jīng)過(guò)老師給我們剖析解說(shuō)程序的各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)大家一同努力，終于達(dá)成了設(shè)計(jì)。應(yīng)當(dāng)說(shuō)這是經(jīng)過(guò)我們小構(gòu)成員的共同努力和動(dòng)腦達(dá)成的，固然內(nèi)容其實(shí)不是很復(fù)雜，但是我們感覺(jué)設(shè)計(jì)的過(guò)程相當(dāng)重要，學(xué)到了好多，收獲了好多。參照文件1、教材《單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)》劉國(guó)榮編2、《單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)》

機(jī)械工業(yè)第一版社張迎新編國(guó)防工業(yè)第一版社3、《單片機(jī)適用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)》房小翠編國(guó)防工業(yè)第一版社4、《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》何立民編北航第一版社5、《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》曹琳琳編國(guó)防科技大學(xué)第一版社附錄附錄A系統(tǒng)原理圖附錄B系統(tǒng)程序清單org0000hsjmpmainorg0030hmain:movdptr,#0cfa3hmova,#89hmovx@dptr,amovdptr,#0cfa2hmovxa,@dptrjnb,lp1jb,onejb,threeclrsetbsetbacallmain1back:acalldelay1sjmpmainlp1:clrsetbacallmain1lp2:sjmpmainone:jb,twoclrsetbsetbacallmain1four:ajmpmaintwo:setbsetbacallmain1ajmpbackthree:clrsetbsetbacallmain1ajmpback;延時(shí)2msdelay:movr6,#10dl1:movr5,#48dl3:nopnopdjnzr5,dl3djnzr6,dl1ret;延時(shí)1Sdelay1:movr6,#4dl1:movr5,#251dl2:movr4,248dl3:nopnopdjnzr4,dl3djnzr5,dl2djnzr6,dl1Ret;顯示水位main1:jb,return1movr1,#0mova,r1acalldirretreturn1:jb,return2movr1,#0