基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGE單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)評(píng)語：考勤10分守紀(jì)10分過程30分設(shè)計(jì)報(bào)告30分答辯20分總成績(100)專業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)：自動(dòng)化1201姓名:王文玉學(xué)號(hào)：201209005指導(dǎo)教師：茍軍年蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2014年12月12日單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告PAGE1基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1引言單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)，不僅要在課本上學(xué)到知識(shí)，更要在實(shí)際中得到鍛煉。我認(rèn)為要學(xué)好單片機(jī)這門課程，更重要的是要學(xué)會(huì)通過實(shí)踐鞏固學(xué)到的知識(shí)，只有把學(xué)到的知識(shí)通過實(shí)踐不斷體會(huì)理解，才能更好的掌握這門課程。本次課程設(shè)計(jì)我選擇制作的題目是基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在此次課程設(shè)計(jì)中主要以水塔供水為例,進(jìn)行設(shè)計(jì)介紹。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)水位檢測、電機(jī)故障檢測、處理和報(bào)警等功能，實(shí)現(xiàn)超高、低警戒水位報(bào)警，超高警戒水位處理。介紹電路接口原理圖，給出相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖和C語言程序，并用Proteus軟件仿真。1.1設(shè)計(jì)背景水位控制系統(tǒng)是現(xiàn)今生活和工業(yè)一種比較實(shí)用的系統(tǒng),其應(yīng)用范圍廣泛,主要涉及水塔、水庫和鍋爐水位的控制等領(lǐng)域。以水塔供水為例,供水的主要問題是塔內(nèi)水位應(yīng)始終保持在一定范圍，避免“空塔”、“溢塔”現(xiàn)象發(fā)生。目前，控制水塔水位方法較多，其中較為常用的是由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，使水塔內(nèi)水位保持恒定，以保證連續(xù)正常地供水。實(shí)際供水過程中要確保水位在允許的范圍內(nèi)浮動(dòng)，應(yīng)采用電壓控制水位,通過實(shí)時(shí)檢測電壓，測量水位變化，從而控制電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，保證水位在正常范圍內(nèi)。2設(shè)計(jì)方案及原理2.1通過水位變化上下限的控制方式這種控制方式通過在水塔的不同高度固定不動(dòng)的3根金屬棒ABC，以感知水位的變化情況。A棒接+5V電源，B棒﹑C棒各通過一個(gè)電阻與地相連。利用51單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)成一個(gè)對(duì)供水箱水位能自動(dòng)進(jìn)行檢測控制的系統(tǒng)。如果水塔水位處于警界低水位狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)水泵,水泵開始正轉(zhuǎn)，開始向水塔供水；如果水塔水位處于正常水位狀態(tài)時(shí),水泵停止工作，水泵停轉(zhuǎn)；如果水塔水位處于警界高水位狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)水泵,水泵開始反轉(zhuǎn)，開始從水塔排水；供水系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)報(bào)警；故障解除時(shí)，水泵恢復(fù)正常工作。2.2水塔水位控制原理在水塔內(nèi)的不同高度處，安裝固定不變的3根金屬棒A、B、C，用以反映水4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1流程圖水塔水位控制程序流程圖如圖3所示結(jié)束水位低水位很高結(jié)束水位低水位很高水位過高水位過低水位為中開始啟動(dòng)泵電磁閥啟動(dòng)主用泵報(bào)警報(bào)警啟動(dòng)泵電磁閥 YN Y N YN YN NY圖3水塔水位控制程序流程圖4.2實(shí)驗(yàn)源程序 實(shí)驗(yàn)源程序如附錄。5實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果根據(jù)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件流程圖，編寫相應(yīng)的程序在Proteus軟件環(huán)境下實(shí)際仿真。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能成功實(shí)現(xiàn)了水位檢測、電機(jī)故障檢測、處理和報(bào)警等功能，具有良好的檢測控制功能，可移植性和擴(kuò)展性強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)仿真圖如圖4所示。圖4實(shí)驗(yàn)仿真圖總結(jié)

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于在單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，充分利用單片機(jī)強(qiáng)大控制功能和方便通信接口，該檢測控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室某實(shí)驗(yàn)水冷卻系統(tǒng)得到成功實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)水位檢測、電機(jī)故障檢測、處理和報(bào)警等功能，提高了實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)控制能力。因此，該系統(tǒng)在農(nóng)村水塔，城市水源檢測控制等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)[1]陳海宴.51單片機(jī)原理及其應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2010.3[2]何希才.傳感器及其應(yīng)用實(shí)例[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.9[3]李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2007.6[4]童詩白.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2001.6[5]王思明.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社，2012.9附錄實(shí)驗(yàn)源程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitmotor1=P2^6;sbitmotor2=P2^7;//定義兩個(gè)電機(jī)控制位sbitLED=P2^0;//定義電機(jī)工作指示燈控制位sbitbeep=P3^6;//定義蜂鳴器發(fā)生控制位sbitgao=P3^0;sbitzhong=P3^1;sbitdi=P3^2;//定義高中低三個(gè)水位指示燈的相應(yīng)控制位codeuchartab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f};voiddelay(uintn){uchara,b;for(a=n;a>0;a--)for(b=110;b>0;b--);}voiddidi(){beep=0;//蜂鳴器發(fā)聲delay(100);beep=1;//蜂鳴器停止發(fā)聲delay(100);}voidLED_SHOW(){if(P1==0xff){zhong=1;di=1; P0=tab[8];//數(shù)碼管顯示水位為8,為高水位didi();//低水位報(bào)警LED=0;//電機(jī)工作指示燈亮gao=0;//點(diǎn)亮高水位指示燈motor1=1;motor2=0;//電機(jī)開始反轉(zhuǎn),從水塔排水}if(P1==0xfe){zhong=1;di=1;P0=tab[7];//數(shù)碼管顯示水位為7,為高水位LED=0;gao=0;motor1=1;motor2=0;}if(P1==0xfc){gao=1;di=1;P0=tab[6];//數(shù)碼管顯示水位為6,為正常水位LED=1;//電機(jī)工作指示燈熄滅zhong=0;//點(diǎn)亮中水位指示燈motor1=0;motor2=0;//電機(jī)停轉(zhuǎn)}if(P1==0xf8){gao=1;di=1;P0=tab[5];//數(shù)碼管顯示水位為5,為正常水位LED=1;zhong=0;motor1=0;motor2=0;}if(P1==0xfc0){gao=1;di=1;P0=tab[4];//數(shù)碼管顯示水位為4,為正常水位LED=1;zhong=0;motor1=0;motor2=0;}if(P1==0xe0){gao=1;di=1;P0=tab[3];//數(shù)碼管顯示水位為3,為正常水位LED=1;zhong=0;motor1=0;motor2=0;}if(P1==0x80){gao=1;zhong=1;P0=tab[2];//數(shù)碼管顯示水位為2,為低水位LED=0;di=0;motor1=0;motor2=1;}if(P1==0x00){gao=1;zhong=1;