水位水塔的单片机课程设计

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1、单片机课程设计题目：水塔水位控制设计班级：自动化072班姓名：学号：指导教师：缪仲翠设计时间：2010.07.21评语：成绩目录1.问题分析及解决方案11.1题目要求11.2题目分析11.3解决方案22.单片机选型及硬件配置32.1单片机及扩展模块选择32.2I/O地址分配32.3系统硬件原理图33.软件实现43.1控制流程图43.2软件代码63.3程序调试63.4设计结果73.5结果分析94.结论与体会9参考书目10自动化与电气工程学院单片机课程设计1.问题分析及解决方案1.1题目要求(1)设计内容本设计为一个实际应用系统

2、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、光报警信号。1）完成单片机硬件的设计，包括：CPU、存储器（外扩ROM、RAM）、输入/输出接口（外扩并行I/O口）以及总线连接部分（附控制电路原理图）；2）完成控制软件的设计（附控制软件清单）；(2)设计要求1）因本计算机控制系统还控制其他多个设备，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（用protel或其它电路图软件画

3、出）；3）给出系统程序流程图、程序清单（加注释）；4）以论文格式给出设计报告。1.2题目分析单片机水位控制原理如图1-1所示。图中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下，应保持水位在虚线范围之内。为此，在不同高度处安装固定不变的三根金属棒A,B,C，用以感知水位的变化情况。其中A棒处于下限水位处，C棒处于上限水位处，而B棒在上、下限水位之间。A棒接+5V电源，B,C棒均通过一个电阻与地相连。其控制原理：水池电机带动水泵供水，而单片机则用来控制电机的转动，以达到控制水位的目的。供水时，单片机控制电机转动，水位不断上

4、升，当水位达到上限时，由于水的导电作用，使B棒、C棒都与+5V连通，因此b、c两端的电压均为+5V即为“1”状态，此时应停止电机水泵工作，不再供水。当水位处于上、下限之间时，B棒和A棒导通，因C棒不能与A棒导通，b端为“1”状态，。端为“0”状态。此时，无论电机是在带动水泵供水令水位不断上升;10自动化与电气工程学院单片机课程设计或是电机没有工作，使水位不断下降，都应继续维持原有的工作状态。当水位处于下限位置时，B,C棒均不能与A导通，b,c均为“0”状态，此时，应启动电机运转，带动水泵供水。图1-1水塔水位控制原理图1.3

5、解决方案1.本控制系统采用8031单片机进行控制，由于8031没有内部ROM，因此需要扩展外部ROM作为程序存储器。本系统采用2764构成4KB的外扩程序存储器，74L373作为地址锁存器。2.两个水位检测信号b与c有P1.0和P1.1输入，这两个信号共有四种组合状态，如表1.1所示。其中，第三种组合（b=0,c=1）在正常的情况下是不可能发生的，但是在设计中应该考虑到，并作为一种故障状态。3.控制信号有P1.2端输出控制电机。为提高控制的可靠性，使用了光电耦合。4.P1.3输出报警信号，驱动一只发光二极管进行报警。表1.1

6、水位信号及操作状态表c(P1.1)b(P1.0)操作00电机运转01维持原状10故障报警11电机停止10自动化与电气工程学院单片机课程设计2.单片机选型及硬件配置2.1单片机及扩展模块选择本设计中采用8031单片机，8031单片机是Intel公司生产的MCS-51系列单片机中的一种，除无片内ROM外，其余特性与MCS-51单片机基本一样。采用74LS373总线锁存器，就是用于单片机总线分时共享的一个器件，当总线有多个外围设备共享时需要它来做开关，其中74LS373作PO的地址锁存器。由于8031单片机没有内部ROM所以本系统

7、采用EPROM2764作为8031的程序存储器。EPROM2764作为片外扩展的程序存储器，用于存储控制程序。本系统还有水位检测电路、电机驱动电路及光报警电路等组成。水位的传感检测信号由P1.0,P1.1引人，而P1.2用于输出控制信号控制电机转动和停止。为了提高控制的可靠性，使用了光电藕合器。P1.3外接一只发光二极管作为光报警器。2.2I/O地址分配由于系统只需控制一个电机、并且具有故障报警等功能所以只需两个输出口P1.2与P1.3，只需检测B与C所处的液位状态所以只需两个输入口P1.0与P1.3。水位的传感检测信号由P

8、1.0、P1.1引人，而P1.2用于输出控制信号控制电机转动和停止。为了提高控制的可靠性，使用了光电藕合器。P1.3外接一只发光二极管作为光报警器。2.3系统硬件原理图本系统采用8031单片机，由于没有自带的程序存储器，所以要进行外部扩展为了便于系统扩展，存放大容量应用程序，系统设计扩展一