單片機課程設計水塔水位

1、 水塔水位控制 目錄1、設計題目 12、摘要 1 3、設計方案及原理 24、總結(jié) 5、參考文獻一、水塔水位控制設計 (1) 設計內(nèi)容本設計為一個實際應用系統(tǒng)的水塔水位控制部分。在此水塔水位控制系統(tǒng)中，檢測信號來自插入水中的3個金屬棒，以感知水位變化情況。工作正常情況下，應保持水位在某一范圍內(nèi)，當水位變化發(fā)生故障的時候，及時關(guān)斷電機電源，發(fā)出聲、光報警信號。1）完成單片機硬件的設計，包括：cpu、存儲器（外擴rom、ram）、輸入/輸出接口（外擴并行i/o口）以及總線連接部分（附控制電路原理圖）；2）完成控制軟件的設計（附控制軟件清單）； (2) 設計要求1）因本計算機控制系統(tǒng)還控制有其他多個設

2、備，所以要求水位檢測采用中斷方式；2）給出系統(tǒng)硬件電路原理圖（用protel或其它電路圖軟件畫出）；3）給出系統(tǒng)程序流程圖、程序清單（加注釋）；4）以論文格式給出設計報告。圖1 水塔水位控制原理圖二、摘要基于單片機的水塔水位控制是實現(xiàn)水位的檢測和電動機轉(zhuǎn)動以及出現(xiàn)故障是的單片機中斷控制，本設計中采用的是8031單片機，外擴2732作為程序存儲器。74ls373作為地址鎖存器。三、設計方案及原理一、水塔水位控制原理: 圖中虛線表示允許水位變化的上下限。在正常情況下，保持水位在虛線范圍內(nèi)。在圖中a棒處于下限水位，c棒處于上限水位，b棒在上下限水位之間。 水塔由電動機帶動水泵供水，單片機控制電動機轉(zhuǎn)

3、動就可以達到對水位控制的目的。供水時，水位上升，當達到上限時，由于水的導電作用，b、c棒接通+5v。因此，b、c兩端均為1狀態(tài)，這時應停止電機和水泵的工作，不在給水塔供水。當水位降到下限時，b、c棒都不能與a棒導電，因此b、c兩端為0狀態(tài)。這時應啟動電機，帶動水泵工作，給水塔供水。當水位處在上下限之間時，b棒與a棒導通。而c棒不能和a棒導通，因此b端狀態(tài)為1，c端為0狀態(tài)。這時，無論是電機已帶動水泵給水塔加水，水位在不斷上升；或者是電機沒有工作，用水使水位不斷下降。都應保持原有的工作狀態(tài)。如下為水塔水位控制原理圖： 二 、單片機控制電路 水塔水位的控制如下圖所示：273274ls373l 單片

4、機8051報警電路水位檢測電路復位電路時鐘電路 水塔水位控制結(jié)構(gòu)圖 水塔水位硬件接線圖1 水位檢測接口電路 為了便于實現(xiàn)水位檢測功能，用一個兩位的撥碼開關(guān)模擬b、c端的狀態(tài)(1、0)，正電極接+5 v電源，每個負電極分別通過47 kq的電阻(尺1，r2)接地。將單片機的p10端口接開關(guān)1，p11端口接開關(guān)2。假設被水淹沒的負電極都為高電平，此時開關(guān)置1；露在水面的負電極都為低電平，開關(guān)此時置為0。單片機通過負電極重復采集檢測水位，當缺水時(此時兩個開關(guān)均置0)，電機必須帶動水泵抽水；若水位在正常范圍內(nèi)時，檢測信號為高，低電平(此時開關(guān)1置1，開關(guān)2置0)；當水位過高時，檢測信號為高電平(此時開

5、關(guān)l和2都置1)，單片機檢測到p10和p11為高電平后，立即停機2 報警接口電路 為了避免系統(tǒng)發(fā)生故障時，水位失去控制造成嚴重后果，在超出、低于警戒界水位時，報警信號直接從高、低警界水位電極獲得。電機故障報警由單片機控制，電機故障報警信號由p13和p14輸人當p15為高電平時蜂鳴器報警。水位超過高警戒水位，單片機控制系統(tǒng)使電機停止轉(zhuǎn)動，向水塔內(nèi)供水工作也停止。3 存儲器擴展接口電路 為了便于系統(tǒng)擴展，存放大容量應用程序，系統(tǒng)設計擴展一片程序存儲器，用于存放源程序代碼。74ls373用于鎖存地址，單片機的p00p07通過復用方式分別接鎖存器74ls373的dod7和存儲器2732的d0d7端，地

6、址鎖存信號線ale接鎖存器的oe端，通過軟件設置實現(xiàn)地址和數(shù)據(jù)信息的傳輸，鎖存器的輸出端oq0o7與存儲器地址線a0a7相連，剩余的3根地址線a8a11接p20p22單片機選通引腳麗接存儲器oe端，因只擴展一片存儲器，片選端ce接地。對電路圖做以下分析：（1） 使用8031單片機。外擴2732構(gòu)成4kb的外擴展程序存儲器，使用74ls373作地址鎖存器。（2） 兩個水位信號由p1.0和p1.1輸入，這兩個信號共有四種組合狀態(tài)如下表所示：c（p1.1） b（p1.2） 操作0 0 電機運轉(zhuǎn)0 1 維持原狀1 0 故障報警1 1 電機停轉(zhuǎn)（3） 控制信號由p1.2端輸出去控制電機。（4） 由p1.

7、3輸出報警信號，驅(qū)動一支發(fā)光二極管進行光報警和聲報警。三、程序設計 程序流程圖如下所示： 主程序流程 水塔水位控制 定義中斷參數(shù) 準備檢測水位 延時10s np1.0=0? yp1.1=0?啟動電機停機p1.2 1 y p1.1=0? y n 中斷響應 n y 停機 p1.2 1報警p1.3 0 中斷響應 停機p1.2 1 等待 中斷服務程序流圖 中斷響應 設置中斷返回地址 返回主程序 org 0000h ajmp main org 0003h ajmp int org 0100h main： setb ea ；開中斷 setb ex0 ；允許外中斷0 clr it0 ；外中斷0電平觸發(fā)方式

8、loop: orl p1,#03h ；準備檢查水位 mov a,p1 jnb acc.0,one ；p1.0=0則轉(zhuǎn)移 jb acc.1.two ；p1.1=1則響應中斷服務程序 ajmp int back: acall d10s ；延時10s ajmp loop one ： jnb acc.1,therr ；p1.1=0則響應中斷服務程序 ajmp int clr 93h setb 92h four: sjmp four three: clr 92h ；啟動電機 ajmp back two : setb 92h ；停止電機 ajmp back 延時子程序d10s（延時10秒） org 803

9、0h mov r3，#19h loop3： mov r1，#85h loop1： mov r2，#0fah loop2: djnz r2,loop2 djnz r1,loop1 djnz r3,loop3 ret中斷服務程序： int ： mov p1,#01h int1 ： mov p1，r0 int2 ： mov p1,#02h mov p1,r0 ajmp int riti四、總結(jié)通過一周的單片機水塔水位控制設計讓我對所學單片機知識做了很好的復習，在解決實際問題時的束手無策使我感到自己所學知識的有限！查閱相關(guān)書籍和參考文獻是本次設計完成不可缺少的一步，對于水塔水位控制使我在對8031單片

10、機的結(jié)構(gòu)和用途有了進一步的認識和了解。水塔水位控制是通過檢測b、c兩端輸出高低電平的四種不同組合來控制電機的轉(zhuǎn)動，帶動水泵給水塔進行加水操作來實現(xiàn)水位的控制。本設計要求較高的編程能力，要求對8031單片機的內(nèi)部和外部原理理解，通過軟件控制、硬件實現(xiàn)。在進行編程是遇到了不少困難，尤其是在要求用中斷實現(xiàn)水位檢測使此次設計難度上升到一個新的高度，同時也促使我翻閱了更多的書籍，對相關(guān)知識得到了進一步的復習與熟練。解決實際問題需要的不僅僅是理論知識，而且要求較強的理論聯(lián)系實際的能力，完成本設計要求理清水塔水位控制的全過程。才會對軟件實現(xiàn)帶來方便。畫出流程圖可以幫助檢查程序的錯誤以及對編程進行指導作用。畫出外部接線圖也使我對一些繪圖軟件更加熟悉?？v觀整個設計過程，我所能獨自完成的甚少，這也反映了所學知識的有限。不能完全地將理論與實踐相結(jié)合！五、參考文獻（1）李華主編.單片機原理及應用.甘肅：蘭州大學出版社，2001年（2）胡壽松主編.自動控制原理.