單片機(jī)課程設(shè)計(jì)水塔水位

1、 水塔水位控制 目錄1、設(shè)計(jì)題目 12、摘要 1 3、設(shè)計(jì)方案及原理 24、總結(jié) 5、參考文獻(xiàn)一、水塔水位控制設(shè)計(jì) (1) 設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)為一個(gè)實(shí)際應(yīng)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(cè)信號(hào)來自插入水中的3個(gè)金屬棒，以感知水位變化情況。工作正常情況下，應(yīng)保持水位在某一范圍內(nèi)，當(dāng)水位變化發(fā)生故障的時(shí)候，及時(shí)關(guān)斷電機(jī)電源，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。1）完成單片機(jī)硬件的設(shè)計(jì)，包括：cpu、存儲(chǔ)器（外擴(kuò)rom、ram）、輸入/輸出接口（外擴(kuò)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(shè)計(jì)（附控制軟件清單）； (2) 設(shè)計(jì)要求1）因本計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)還控制有其他多個(gè)設(shè)

2、備，所以要求水位檢測(cè)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(shè)計(jì)報(bào)告。圖1 水塔水位控制原理圖二、摘要基于單片機(jī)的水塔水位控制是實(shí)現(xiàn)水位的檢測(cè)和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以及出現(xiàn)故障是的單片機(jī)中斷控制，本設(shè)計(jì)中采用的是8031單片機(jī)，外擴(kuò)2732作為程序存儲(chǔ)器。74ls373作為地址鎖存器。三、設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵供水，單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

3、動(dòng)就可以達(dá)到對(duì)水位控制的目的。供水時(shí)，水位上升，當(dāng)達(dá)到上限時(shí)，由于水的導(dǎo)電作用，b、c棒接通+5v。因此，b、c兩端均為1狀態(tài)，這時(shí)應(yīng)停止電機(jī)和水泵的工作，不在給水塔供水。當(dāng)水位降到下限時(shí)，b、c棒都不能與a棒導(dǎo)電，因此b、c兩端為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)水位處在上下限之間時(shí)，b棒與a棒導(dǎo)通。而c棒不能和a棒導(dǎo)通，因此b端狀態(tài)為1，c端為0狀態(tài)。這時(shí)，無論是電機(jī)已帶動(dòng)水泵給水塔加水，水位在不斷上升；或者是電機(jī)沒有工作，用水使水位不斷下降。都應(yīng)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(jī)控制電路 水塔水位的控制如下圖所示：273274ls373l 單片

4、機(jī)8051報(bào)警電路水位檢測(cè)電路復(fù)位電路時(shí)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(cè)接口電路 為了便于實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)功能，用一個(gè)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(gè)負(fù)電極分別通過47 kq的電阻(尺1，r2)接地。將單片機(jī)的p10端口接開關(guān)1，p11端口接開關(guān)2。假設(shè)被水淹沒的負(fù)電極都為高電平，此時(shí)開關(guān)置1；露在水面的負(fù)電極都為低電平，開關(guān)此時(shí)置為0。單片機(jī)通過負(fù)電極重復(fù)采集檢測(cè)水位，當(dāng)缺水時(shí)(此時(shí)兩個(gè)開關(guān)均置0)，電機(jī)必須帶動(dòng)水泵抽水；若水位在正常范圍內(nèi)時(shí)，檢測(cè)信號(hào)為高，低電平(此時(shí)開關(guān)1置1，開關(guān)2置0)；當(dāng)水位過高時(shí)，檢測(cè)信號(hào)為高電平(此時(shí)開

5、關(guān)l和2都置1)，單片機(jī)檢測(cè)到p10和p11為高電平后，立即停機(jī)2 報(bào)警接口電路 為了避免系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，水位失去控制造成嚴(yán)重后果，在超出、低于警戒界水位時(shí)，報(bào)警信號(hào)直接從高、低警界水位電極獲得。電機(jī)故障報(bào)警由單片機(jī)控制，電機(jī)故障報(bào)警信號(hào)由p13和p14輸人當(dāng)p15為高電平時(shí)蜂鳴器報(bào)警。水位超過高警戒水位，單片機(jī)控制系統(tǒng)使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，向水塔內(nèi)供水工作也停止。3 存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口電路 為了便于系統(tǒng)擴(kuò)展，存放大容量應(yīng)用程序，系統(tǒng)設(shè)計(jì)擴(kuò)展一片程序存儲(chǔ)器，用于存放源程序代碼。74ls373用于鎖存地址，單片機(jī)的p00p07通過復(fù)用方式分別接鎖存器74ls373的dod7和存儲(chǔ)器2732的d0d7端，地

6、址鎖存信號(hào)線ale接鎖存器的oe端，通過軟件設(shè)置實(shí)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(chǔ)器地址線a0a7相連，剩余的3根地址線a8a11接p20p22單片機(jī)選通引腳麗接存儲(chǔ)器oe端，因只擴(kuò)展一片存儲(chǔ)器，片選端ce接地。對(duì)電路圖做以下分析：（1） 使用8031單片機(jī)。外擴(kuò)2732構(gòu)成4kb的外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，使用74ls373作地址鎖存器。（2） 兩個(gè)水位信號(hào)由p1.0和p1.1輸入，這兩個(gè)信號(hào)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)0 1 維持原狀1 0 故障報(bào)警1 1 電機(jī)停轉(zhuǎn)（3） 控制信號(hào)由p1.2端輸出去控制電機(jī)。（4） 由p1.

7、3輸出報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一支發(fā)光二極管進(jìn)行光報(bào)警和聲報(bào)警。三、程序設(shè)計(jì) 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(zhǔn)備檢測(cè)水位 延時(shí)10s np1.0=0? yp1.1=0?啟動(dòng)電機(jī)停機(jī)p1.2 1 y p1.1=0? y n 中斷響應(yīng) n y 停機(jī) p1.2 1報(bào)警p1.3 0 中斷響應(yīng) 停機(jī)p1.2 1 等待 中斷服務(wù)程序流圖 中斷響應(yīng) 設(shè)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(zhǔn)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(yīng)中斷服務(wù)程序 ajmp int back: acall d10s ；延時(shí)10s ajmp loop one ： jnb acc.1,therr ；p1.1=0則響應(yīng)中斷服務(wù)程序 ajmp int clr 93h setb 92h four: sjmp four three: clr 92h ；啟動(dòng)電機(jī) ajmp back two : setb 92h ；停止電機(jī) ajmp back 延時(shí)子程序d10s（延時(shí)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(wù)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(jī)水塔水位控制設(shè)計(jì)讓我對(duì)所學(xué)單片機(jī)知識(shí)做了很好的復(fù)習(xí)，在解決實(shí)際問題時(shí)的束手無策使我感到自己所學(xué)知識(shí)的有限！查閱相關(guān)書籍和參考文獻(xiàn)是本次設(shè)計(jì)完成不可缺少的一步，對(duì)于水塔水位控制使我在對(duì)8031單片

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