单片机水塔水位控制

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1、单片机原理及系统课程设计专业：H动化班级：动091姓名：周雅婷学号：200908420指导教师：姜香菊兰州交通大学自动化与电气工程学院2012年7月1EI目录1引言12设计方案及原理12」设计方案I2.1.1单片机起振方案12.1.2电机选择方案I2.1.3电机驱动方案12.1.4单片机复位方案22.2设计原理23硬件设计33」单元模块设计33.1.1起振电路设计33.1.2报警系统设计43.2系统整机分析44软件设计44」程序流程图54.2主程序54.3软件调试64.4仿真结果6总结8参考文献10附录111

2、1引言本课程设计是基于单片机的水塔水位控制，在社会经济飞速发展的今天，水在人们正常生活和生产中起着越來越重要的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失。因此给水工程往往成为高层建筑或工矿企业屮最重要的基础设施之-。任何吋候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对给水系统捉岀的基本要求。就目前而言，多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基木储水设备，由一级或二级水泵从地下市政水管补给。因此，如何建立一个可靠安全、又易于维护的给水系统是值得我们研究的课题。其

3、中，给排水控制子系统的作用是为了保证供水/排水系统的止常运行，其基本控制内容是对各给水泵、排水泵、污水泵及饮用水泵的运行状态进行监控，对各水箱及污水的水位、给水系统压力进行监测，并根据这些监测信息，控制相应的水泵启/停或按某种节能方式运行。本设计针对水塔水位高度的显示、报警、电机控制系统正是给排水监控子系统的功能之一。2设计方案及原理2.1设计方案2.1.1单片机起振方案XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器，石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。也可以采用外部时钟源驱动器

4、件。考虑到设计、使用的方便，本设计屮采用片内时钟驱动。即XTAL1和XTAL2只需外接晶振（配上相应的电容），便口J以给单片机提供相应的时钟频率。2.1.2电机选择方案电动机有直流、交流Z分。异步电动机屈于交流电机的一种；另一种交流电机是同步电机。界步电机由于结构简单，维护方便，价格便宜，所以应用最为广泛。本设计中，采用交流电机，为了克服沿程阻力损失和高度差所产生的静压力,供水水泵的扬程应根据实际情况有所变化。2.1.3电机驱动方案用单片机驱动交流接触器，进而驱动屯动机的运转。其中，在单片机的输出端到交流接触

5、器间需接驱动模块。该驱动模块，可以由分离元件组成放大电路来实现对交流接触器的驱动，也可以单使用一块芯片实现。本设计中，采用一块芯片实现对交流接触器的控制。以达到使电路简洁，调试方便，易于维修的目的。2.1.4单片机复位方案ST/VPD复位/备用电源线，可以使单片机处于复位（即初始化）工作状态。通常，单片机的复位有自动上电复位和人工按钮复位两种，考虑到，水塔与居民生活密切相关，当因特殊原因导致单片机掉电，需单片机立即自动复位（如：短时间的停电，导致系统停止工作），故本设计采用上电复位方式，其电路图如图1所示。V

6、ccVcccRST/VpdR亠Vss图1上电复位电路图2.2设计原理单片机水塔水位控制原理如上图所示，图屮的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下，水位应控制在虚线范围Z内。因此，在水塔内的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C,用以反映水位变化的情况。其小，A棒在下限水位，B棒在上、下限水位Z间，C棒在上限水位（底端靠近水池底部，不能过低，要保证有足够大的流水量）。水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机传动，随着供水，水位不断上升，当水位上升到上限水位时，由于水的导电作用，使B、C棒均与+

7、5V连通。因此b、c两端的电压都为+5V即为状态。此时应停止电机和水泵工作，不再向水塔注水；当水位处于上、下限之间时，B棒和A棒导通，而C棒不能与A棒导通，b端为状态，c端为“（T状态。此时不管电机带动水泵给水塔注水，使水位上升，还是电机不工作，水位不断下降，都应继续维持原有工作状态；当水位处于下限位置以下时，B、C棒均不能与A棒导通，b、c均为“（T状态，此吋应启动电机转动，带动水泵给水塔注水。单片机水塔水位控制原理如图2所示。图2水塔水位控制原理图3硬件设计3.1单元模块设计3.1.1起振电路设计在的起振

8、电路屮，80C51芯片片内XTAL1为振荡电路反相放大器的输入端,在采用外部时钟时，该引脚必须接地；XTAL2为振荡电路反相放人器的输出端,振荡电路的频率是晶体固有频率，若需要采用外部时钟电路时，该引脚输入外部脉冲。要检查8031的振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。电容C1和C2可以帮助起振，这里C1和C2分别取5p和20p,晶振采用2MHzo晶振电路如图3所示。C