水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)樣本

課題名稱：水箱水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專??業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)：姓名：水箱水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)重要基于單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)一種可以實(shí)現(xiàn)水位自動(dòng)控制、具備自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)聲光報(bào)警功能控制系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)由A/D轉(zhuǎn)換某些、單片機(jī)控制某些、數(shù)碼顯示某些、電機(jī)驅(qū)動(dòng)某些、電機(jī)控制某些等構(gòu)成。同步對(duì)各個(gè)某些進(jìn)行了詳細(xì)闡述。在設(shè)計(jì)中對(duì)水塔水位控制原理進(jìn)行分析,選用AT89C51單片機(jī)作為控制水塔水位解決芯片,由AT89C51P1口直接來控制.設(shè)計(jì)方案采用模塊化程序設(shè)計(jì)辦法,結(jié)合程序流程圖,編寫程序代碼,最后運(yùn)用KEIL公司uVision3軟件及偉福仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),達(dá)到單片機(jī)自動(dòng)控制水塔水位變化目.核心詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，水塔水位控制原理，AT89C51，偉福仿真軟件目錄26211_WPSOffice_Level1前言 118463_WPSOffice_Level1第1章設(shè)計(jì)內(nèi)容 212447_WPSOffice_Level21.1設(shè)計(jì)規(guī)定 22298_WPSOffice_Level21.2方案設(shè)計(jì) 222923_WPSOffice_Level1第2章硬件電路設(shè)計(jì) 328002_WPSOffice_Level22.1系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì) 310733_WPSOffice_Level22.2系統(tǒng)原理 412808_WPSOffice_Level1第3章水塔水位控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 511952_WPSOffice_Level23.1水位檢測(cè)電路 520292_WPSOffice_Level23.2水位顯示電路 527027_WPSOffice_Level23.3電機(jī)控制電路 610100_WPSOffice_Level23.4振蕩電路和復(fù)位電路 71176_WPSOffice_Level23.5聲光報(bào)警電路 712613_WPSOffice_Level1第4章軟件程序設(shè)計(jì) 81442_WPSOffice_Level24.1系統(tǒng)主程序流程圖 817748_WPSOffice_Level24.2編寫C程序 911282_WPSOffice_Level1第5章硬件制作與調(diào)試 1012746_WPSOffice_Level1結(jié)論 1112408_WPSOffice_Level1附錄 123039_WPSOffice_Level1仿真總圖 127816_WPSOffice_Level1源代碼 13前言水塔是在尋常生活和工業(yè)應(yīng)用中經(jīng)常用到蓄水裝置，在咱們生活中起到了重要作用，而水基于單片機(jī)水塔水位控制系統(tǒng)使水塔水位自動(dòng)保持在一定位置，通過對(duì)其水位控制對(duì)外供水，以滿足需要。塔里面水位控制是一種水塔發(fā)揮作用核心。該系統(tǒng)使用水位傳感器對(duì)水塔水位進(jìn)行檢測(cè)并將檢測(cè)到信號(hào)傳給單片機(jī)來進(jìn)行解決，通過調(diào)節(jié)定期器定期時(shí)間來增大或者縮小占空比，并編寫程序加以控制，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。最后，使用液晶屏顯示當(dāng)前水位狀態(tài)以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。該系統(tǒng)通過了報(bào)警模塊來實(shí)現(xiàn)了過低水位蜂鳴器鳴笛報(bào)警、過低警戒水位自動(dòng)解決、正常水位蜂鳴器鳴笛報(bào)警以及正常水位解決。本系統(tǒng)適應(yīng)在不同用水場(chǎng)合下用水速度需要，節(jié)約工作時(shí)間，提高了整體工作效率，實(shí)現(xiàn)水塔水位自動(dòng)控制。液位控制是工業(yè)控制中一種重要問題，針對(duì)液位控制過程中存在大滯后、時(shí)變、非線性特點(diǎn)，為適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)控制規(guī)定，人們研制了種類繁多先進(jìn)智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制結(jié)合了PID控制算法和模糊控制辦法長(zhǎng)處，可以在線實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)調(diào)節(jié)，使控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快，過渡過程時(shí)間大大縮短，超調(diào)量減少，振蕩次數(shù)少，具備較強(qiáng)魯棒性和穩(wěn)定性，在模糊控制中扮演著十分重要角色。第1章設(shè)計(jì)內(nèi)容1.1設(shè)計(jì)規(guī)定在Proteus中畫出原理圖或使用實(shí)物，編制程序，實(shí)現(xiàn)如下功能：(1)使用LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前水位；(2)使用按鍵模仿水位開關(guān)；(3)可以設(shè)定水位上、下限，到達(dá)或超過水位上限時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；到達(dá)或超過水位下限時(shí)，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。(4)設(shè)立聲光報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)水位過低或滿水位時(shí)，相應(yīng)報(bào)警批示燈閃爍，并發(fā)出報(bào)警聲。1.2方案設(shè)計(jì)本方案采用單片機(jī)AT89C51作為咱們控制芯片,重要工作過程是當(dāng)高塔中水在低水位時(shí),水位探測(cè)傳感器送給單片機(jī)一種高電平,然后單片機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵加水和顯示系統(tǒng)使紅燈閃爍;當(dāng)水位在正常范疇內(nèi)時(shí),水泵加水;當(dāng)水位在高水位時(shí),單片機(jī)不能驅(qū)動(dòng)水泵加水,黃燈閃爍。單片機(jī)技術(shù)是信息時(shí)代用于精密測(cè)量一種新技術(shù)。此系統(tǒng)使用過程中采用穩(wěn)壓電路可以精確地把輸入電平送給單片機(jī)不會(huì)產(chǎn)生誤判狀況,由于AT89C51單片機(jī)有四端口，20引腳可以非常以便地設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)。第2章硬件電路設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體框圖重要由主控芯片基本電路，按鍵電路，電動(dòng)機(jī)和蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，液晶顯示電路構(gòu)成。出主控芯片電路外，其她都是外圍功能性電路。蜂鳴器和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理基本相似，都為三級(jí)管驅(qū)動(dòng)電路，按鍵電路為尋常獨(dú)立按鍵電路，液晶電路參照設(shè)計(jì)手冊(cè)即可。電路設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示。水位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：圖2.1水位控制系統(tǒng)總框圖2.2系統(tǒng)原理當(dāng)水位處在低水位時(shí)候，傳感器低水位探測(cè)器沒被+5V電源導(dǎo)通進(jìn)入穩(wěn)壓電路，通過解決在穩(wěn)壓電路輸出端有一種高電平，送入單片機(jī)P1.7口，輸出高電平進(jìn)入單片機(jī)P1口單片機(jī)通過度析，在P3.2口輸出一低電平，驅(qū)動(dòng)紅燈閃爍，同步在P3.1口輸出一低電平，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警；P3.0出來一種信號(hào)使三極管導(dǎo)通，使水泵加水；當(dāng)水位處在正常范疇內(nèi)時(shí)，水泵加水，在P3.2引腳出來一種低電平，使紅燈滅；當(dāng)水位在高水位區(qū)時(shí)，傳感器低水位探測(cè)線被導(dǎo)通，通過解決在穩(wěn)壓電路輸出端有一種高電平，送入單片機(jī)P1.0口，單片機(jī)通過度析，在P3.3引腳出來一種低電平，使黃燈亮，在P3.1口輸出一低電平，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警；P3.0輸出一種信號(hào)使三極管導(dǎo)通，使水泵停止加水。采用單片機(jī)AT89C51作為咱們控制芯片,重要工作過程是當(dāng)高塔中水在低水位時(shí),水位探測(cè)傳感器送給單片機(jī)一種高電平,然后單片機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵加水和顯示系統(tǒng)使紅燈閃爍，同步報(bào)警;當(dāng)水位在正常范疇內(nèi)時(shí),水泵加水,當(dāng)水位在高水位時(shí),單片機(jī)不能驅(qū)動(dòng)水泵加水,黃燈閃爍，同步報(bào)警。第3章水塔水位控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)水塔水位控制系統(tǒng)單片機(jī)選用AT89C51芯片，在Proteus平臺(tái)下進(jìn)行硬件仿真。硬件電路設(shè)計(jì)分為水位檢測(cè)、水位顯示、聲光報(bào)警、電機(jī)控制、振蕩電路和復(fù)位電路幾種某些。3.1水位檢測(cè)電路本檢測(cè)電路采用DIPSW-8組開關(guān)來做水位監(jiān)測(cè)觸發(fā)。水位檢測(cè)某些是用單片機(jī)P1.0～P1.7連接8個(gè)按鈕分別代表低水位，水位1、水位2、水位3、水位4、水位5，水位6，和滿水位。水位檢測(cè)電路如圖3.1所示圖3.1水位檢測(cè)電路3.2水位顯示電路采用一片LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，由單片機(jī)P0.0～P0.7和P2.0口輸出段碼，進(jìn)行水位顯示數(shù)字0～7分別代表低水位、水位1、水位2、水位3、水位4，水位5和水滿時(shí)水位標(biāo)志。水位顯示電路如圖3.2所示圖3.2水位顯示電路3.3電機(jī)控制電路加水時(shí)，電機(jī)正常工作。為保證水塔內(nèi)不能沒有水，因此在設(shè)計(jì)當(dāng)中，當(dāng)?shù)竭_(dá)水位0時(shí)候就開始供水，電機(jī)工作。電機(jī)控制某些，采用了三極管放大來控制電機(jī)工作，由單片機(jī)P3.0口進(jìn)行控制。電機(jī)控制電路如圖3.3所示。圖3.3電機(jī)控制電路3.4振蕩電路和復(fù)位電路圖3.4

振蕩電路和復(fù)位電路3.5聲光報(bào)警電路本電路采用不同顏色發(fā)光二極管來表達(dá)不同水位狀況。即紅燈D1亮表達(dá)是低水位狀態(tài)，蜂鳴器報(bào)警；黃燈D2發(fā)亮，水泵停止加水，蜂鳴器報(bào)警。原理圖如圖3.5圖3.5

聲光報(bào)警電路第4章軟件程序設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序功能重要是完畢對(duì)單片機(jī)初始化，設(shè)立警戒液位上下限，實(shí)時(shí)顯示液位值以及按鍵掃描等工作。主程序流程圖如圖4.1所示圖4.1

系統(tǒng)主程序流程圖4.2編寫C程序元件序號(hào)型號(hào)重要參數(shù)元件序號(hào)型號(hào)重要參數(shù)R1金屬膜，0.25w10KQ1NPNPN2222C1CAP20pFLS1SPEAKER1VC2CAP20pFD1LED-RED2VC3CAP-ELEC10uFD2LED-YELLOW12VX1CRYSTALMMOTOR顯示屏7SEG-MPX2DSW1DIPSW-8依照系統(tǒng)主程序流程圖，在keilC51中編寫相應(yīng)程序，并檢索、編譯。查找編寫程序中錯(cuò)誤，并改正，最后得到對(duì)的程序。并生成HEX文獻(xiàn)。在仿真調(diào)試時(shí)使用。編寫C程序見附錄4.2表1

元件清單第5章硬件制作與調(diào)試

依照系統(tǒng)構(gòu)造圖與原件清單，設(shè)計(jì)電路圖，在proteus軟件里繪制電路圖，并進(jìn)行仿真調(diào)試檢測(cè)程序及電路圖中錯(cuò)誤，最后得到對(duì)的電路圖。調(diào)試成功后電路運(yùn)營(yíng)狀況：?jiǎn)螕舴抡孢\(yùn)營(yíng)開始按鈕，咱們能清晰地觀測(cè)到每一種引腳電頻變化，紅色代表高電頻，藍(lán)色代表低電頻。按下低水位按鈕時(shí)，在LED顯示屏上顯示“0”，低水位報(bào)警，低水位報(bào)警批示燈紅燈亮，蜂鳴器響，電機(jī)工作給水塔加水；按下水位1按鈕時(shí)，，顯示水位為“1”，低水位報(bào)警批示燈紅燈滅，電機(jī)工作給水塔加水；按下水位2按鈕時(shí)，顯示水位為“2”；按下水位3按鈕時(shí)，顯示水位為“3”；按下水位4按鈕時(shí)，顯示水位為“4”，水塔控制工作正常運(yùn)營(yíng)；按下水位7按鈕時(shí)，顯示水位為“7”，高水位報(bào)警，黃燈亮，蜂鳴器響，電機(jī)停止工作?？傮w電路圖見附錄一。結(jié)論該自動(dòng)系統(tǒng)才用自帶存儲(chǔ)空間8051單片機(jī)芯片，造型袖珍，線路簡(jiǎn)樸，運(yùn)營(yíng)效率高。與外部聯(lián)系小，減少了外部干擾對(duì)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)影響，具備較好穩(wěn)定性。在內(nèi)部干擾中，由于所有運(yùn)算均有單片機(jī)芯片內(nèi)部自己完畢，減少了數(shù)據(jù)傳播損耗也許性，對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算傳播可靠性高。另一方面，在這次課程設(shè)計(jì)中，咱們運(yùn)用了此前學(xué)過專業(yè)課知識(shí)，如：proteus仿真、C語言、模仿和數(shù)字電路知識(shí)等。雖然過去我從未獨(dú)立應(yīng)用過她們，但在學(xué)習(xí)過程中帶著問題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次課程設(shè)計(jì)又一收獲。最后，要做好一種課程設(shè)計(jì)，就必要做到：在設(shè)計(jì)程序之前，對(duì)所用單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造有一種系統(tǒng)理解，懂得該單片機(jī)有哪些資源；要有一種清晰思路和一種完整軟件流程圖；在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能妄想一次將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，重復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序好習(xí)慣，這樣為資料保存和交流提供了以便；在設(shè)計(jì)中遇到問題要記錄，以免下次遇到同樣問題。附錄仿真總圖源代碼#include<reg51.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharcodeshuzu[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80};uintn,m;//*******延時(shí)程序************voiddelay(){uinti,j;for(i=0;i<12;i++)for(j=0;j<120;j++);}sbitk7=P1^7;sbitk6=P1^6;sbitk5=P1^5;sbitk4=P1^4;sbitk3=P1^3;sbitk2=P1^2;sbitk1=P1^1;sbitk0=P1^0;sbitdj=P3^0;sbitfmq=P3^1;sbitled1=P3^2;sbitled2=P3^3;//**********主程序***********voidmain(){led1=0;led2=0;while(1){if(k6==1)dj=1;if(k7==0)n=0;if(k6==0)n=1;if(k5==0)n=2;if(k4==0)n=3;if(k3==0)n=4;if(k2==0)n=5;if(k1==0)n=6;if(k0==0){n=7;dj=0;}P0=shuzu[n];if(k7==1)for(m=0;m<10;m++){delay();fmq=~fmq;