水塔水位控制

水塔水位控制1、中英文摘要摘要：本水位控制系統(tǒng)采用80C51為控制芯片設(shè)計的控制電路，所編程序采用查詢方式對由P1.0和P1.1輸入水位信號進(jìn)行檢查，輸入信號有四種狀態(tài)，通過硬件原理圖可以確定每種水位信號的含義，從而可以根據(jù)輸入信號的狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的子程序?qū)﹄妱訖C的工作與停止、故障報警裝置以及硬件檢查程序進(jìn)行控制，從而到達(dá)硬件檢測、故障報警和水位控制的功能。關(guān)鍵詞：80C51，硬件檢測，水位控制Abstract:Thewaterlevelcontrolsystemusing80C51chipdesignforthecontrolofthecontrolcircuit,theprogrammedmannerusingquerybyP1.0andP1.1inputsignallevelinspection,therearefourkindsofinputsignalstatus,throughthehardwareschematicdiagramtodeterminethemeaningofeachlevelsignal,allowingtheinputsignalaccordingtothestateofimplementationofthecorrespondingsubroutineofthemotorworkandstop,faultalarmandhardwareinspectionprocedurestocontrol,soastoachievethehardwaredetection,failurealarm,andwaterlevelcontrolfunctions.Keywords:80C51,hardwaredetection,waterlevelcontrol,failurealarm引言《單片原理及應(yīng)用》是一門技術(shù)性、應(yīng)用性很強的學(xué)科，實踐教學(xué)是它的一個極為重要的環(huán)節(jié)。不管是硬件擴展、接口應(yīng)用還是編程方法、程序調(diào)試，都離不開實驗教學(xué)。如果不在切實認(rèn)真地抓好學(xué)生的實踐技能的鍛煉上下功夫，單憑課堂理論課學(xué)習(xí)，勢必出現(xiàn)理論與實踐脫節(jié)的局面。任隨書本上把單片機技術(shù)介紹得多么重要、多么實用多么好用，同學(xué)們?nèi)匀粫械侥侵皇强罩袠情w，離自己十分遙遠(yuǎn)，或者會感到對它失去興趣，或者會感到它高深莫測無從下手，這些情況都會令課堂教學(xué)的效果大打折扣。本次仿真設(shè)計的目的就是讓同學(xué)們在理論學(xué)習(xí)的根底上，通過完成一個涉及MCS—51〔見附錄1〕單片機各種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標(biāo)板的設(shè)計與編程應(yīng)用，使學(xué)生不但能夠?qū)⒄n堂上學(xué)到的理論知識與實際應(yīng)用結(jié)合起來，而且能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元器件、印制電路板等方面的知識進(jìn)一步加深認(rèn)識，同時在軟件編程、排版調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高，為今后能夠獨立進(jìn)行某些單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計工作打下一定的根底。該水塔水位控制電路能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測水位并根據(jù)水位上下控制電機的工作與停止來保證水塔水位保持在額定范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)水位控制。同時，通過分析不合理的狀態(tài)顯示做出電路的路障診定判斷，從而防止因系統(tǒng)的故障影響水塔水位的控制。在上一學(xué)期進(jìn)行的EDA課程學(xué)習(xí)，本次綜合實踐是在此根底上，來完成該系統(tǒng)的軟件設(shè)計與調(diào)試。待仿真成功后，再將程序?qū)懭雴纹瑱C中。3、課程設(shè)計用的儀器和器件〔技術(shù)參數(shù)見附錄2〕1、PC機一臺；TND-MD教學(xué)實驗系統(tǒng)一臺2、XLISP1000單片機綜合仿真實驗儀3、9V直流電壓供電4、水泵1個5、萬能板一塊，規(guī)格為12cm*18cm6、4K7歐電阻2個，51歐電阻1個7、二極管1個8、三極管1個，型號SBD509、繼電器1個，型號SRD-09VDC-SL-C10、光電耦合器1個，型號4N25813Q11、導(dǎo)線假設(shè)干，水桶1個，水管1米，電烙鐵等4、硬件設(shè)計4.1設(shè)計目標(biāo)〔1〕當(dāng)水位低于下限水位即檢測信號P1.0=0，P1.1=0時候那么致P1.2=1功過光電耦合器使中間繼電器J吸合，從而控制強電控制系統(tǒng)水泵供水?！?〕當(dāng)水位上升到上限和下限之間〔P1.0=1，P1.1=0〕的時候就保持原來的狀態(tài)?！?〕當(dāng)水位超過上限〔P1.0=1，P1.1-1〕的時候，控制系統(tǒng)停電，停止抽水?！?〕當(dāng)檢測信號在下限沒有反映而在上限有反映的時候〔P1.0=0，P1.1=1〕就使水泵停止抽水且發(fā)出報警〔P1.2=0，P1.4=1，P1.5=1〕4.2設(shè)計思想圖1〔1〕用80C51設(shè)計一個單片機最小控制系統(tǒng)。其中P1.0接水位下限傳感器；P1.1接水位上限傳感器；P1.2輸出經(jīng)反相器后接光電耦合器，通過繼電器控制水泵工作；P1.3輸出經(jīng)反相器后接LED，當(dāng)出現(xiàn)故障是LED閃爍；P1.4輸出器接蜂鳴器，當(dāng)故障出現(xiàn)時報警?！?〕用塑料尺、導(dǎo)線等設(shè)計一個水塔水位傳感器。其中A電極置于水位10cm處，接5V電源正極；B電極置于水位15cm處，經(jīng)4.7K下拉電阻接單片機的P1.0口；C電極置于水位的20cm處，經(jīng)4.7下拉電阻接單片機的P1.1口?！?〕設(shè)計一個單片機至水泵的控制電路。要求單片機與水泵之間要用反相器、光電耦合器和繼電器控制，計算出LED限流電阻，接好繼電器的續(xù)流二極管。如圖1所示。軟件設(shè)計水塔水位控制流程圖如圖2圖2源程序見附錄36、調(diào)試過程在硬件芯片引腳連線和程序的編寫完成以后，便進(jìn)入了設(shè)計的調(diào)試階段。在計算機上輸入程序后，在與硬件的配合使用下，才發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的錯誤是如此的多。我按以下步驟進(jìn)行了調(diào)試：(1)首先檢查硬件的連接情況，在檢查的過程中發(fā)現(xiàn)了以下的問題：GND引腳未接地、各個芯片的數(shù)據(jù)端D0~D7與系統(tǒng)總線的D0~D7接反，這些錯誤是一些在實驗或設(shè)計中容易忽略犯下的錯誤，但是經(jīng)過仔細(xì)的檢查，這些問題都很快得到了解決。(2)根據(jù)運行后計算機屏幕上顯示的錯誤或警告信息檢查到程序中的很多錯誤。如：芯片初始化時奇偶入口地址的選擇錯誤、程序中一些低級的輸入錯誤等。這些錯誤經(jīng)過認(rèn)真檢查，并通過老師和同學(xué)的幫助以及查看《微機原理與接口技術(shù)實驗指導(dǎo)書》等相關(guān)文獻(xiàn)，這些錯誤最終得到了修正，完成了軟硬件的聯(lián)調(diào)。7、結(jié)果分析通過對題目分析，按照題目要求來選擇采用了可編程并行接口芯片80C51，并通過合理布線以及編寫程序最終到達(dá)了題目的要求的水塔水位控制電路的設(shè)計，設(shè)計結(jié)果根本符合課題要求。8、總結(jié)與體會本次課程設(shè)計歷時一個周，通過與同學(xué)的交流合作以及老師的指導(dǎo)幫助，我最終順利完成了本次課程設(shè)計。通過本次課程設(shè)計，我進(jìn)一步熟悉和掌握了可編程并行接口芯片80C51功能和使用。在設(shè)計過程中，芯片的引腳的連接是很重要的一項，而我在連接芯片的各引腳時出了很多的錯誤，但是在老師的指導(dǎo)下、在查閱各參考文獻(xiàn)后這些錯誤都一一得到了改正，最終完成了合理的布線。在程序編寫方面，本次課程設(shè)計中的程序是我第一次嘗試完成一個完整的程序，以前都是編寫一些初始化程序、中斷子程序的程序段，不用考慮各段程序之間的連接和組織。在整個程序的編寫過程中，錯誤的出現(xiàn)是不可防止的，但是，通過向老師答疑、和同學(xué)們探討以及參考實驗指導(dǎo)書等文獻(xiàn)資料，問題也慢慢得到了解決，最終完成了各芯片的初始化編程、延時子程序的編程以及各程序段的組織，從而完成了整個程序的編寫。9、參考文獻(xiàn)[1]:史新福、馮萍主編；32位微型計算機原理接口技術(shù)及其應(yīng)用；清華大學(xué)出版社；2007年1月[2]:朱定華主編；微機原理、匯編與接口技術(shù)試驗教程；清華大學(xué)出版社；2007年4月[3]:王曉明等主編；微機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計；蘭州大學(xué)出版社；2001年[4]:米根鎖主編；微機原理與接口技術(shù)；蘭州大學(xué)出版社；2000年10、附錄附錄140個引腳大致可分為4類：電源〔2〕、時鐘〔2〕、控制〔4〕和I/O引腳〔32〕主電源引腳Vss和Vcc①Vss接地②Vcc正常操作時為+5伏電源〔2〕外接晶振引腳XTAL1和XTAL2〔18／19引腳〕①XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接地。②XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。〔3)控制或與其它電源復(fù)用引腳RST，ALE/PROG，PSEN和EA/Vpp〔9／30／29／31引腳〕①RST當(dāng)振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平〔由低到高跳變〕，將使單片機復(fù)位。在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。②ALE/PROG正常操作時為ALE功能〔允許地址鎖存〕提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE引腳以不變的頻率〔振蕩器頻率的〕周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖，ALE端可以驅(qū)動〔吸收或輸出電流〕八個LSTTL電路。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖〔功能〕③外部程序存儲器讀選通信號輸出端，在從外部程序存儲取指令〔或數(shù)據(jù)〕期間，在每個機器周期內(nèi)兩次有效。同樣可以驅(qū)動八LSTTL輸入。④EA/Vpp,Vpp為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器選擇端。當(dāng)EA為高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)EA為低電平時，那么訪問外部程序存儲器?！?〕80C51共有4個8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號〔屬控制總線〕。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源〔Vpp〕。附錄2技術(shù)參數(shù)：1.9V直流電壓供電；2.水泵1個；3.萬能板一塊，規(guī)格為12cm*18cm；4.4K7歐電阻2個，51歐電阻1個；5.二極管1個；6.三極管1個，型號SBD50；7.繼電器1個，型號SRD-09VDC-SL-C；8.光電耦合器1個，型號4N25813Q；9.導(dǎo)線假設(shè)干。附錄3源程序ORG0000HAJMPLOOPORG0030HLOOP:ORLP1,#03H

;P1口置數(shù),為檢查水位狀態(tài)作準(zhǔn)備MOVA,P1

;讀P1口輸入信號JNBACC.0,LOOP1

;即當(dāng)P1.0=0那么轉(zhuǎn)LOOP1JBACC.1,LOOP2

;當(dāng)P1.1=1那么轉(zhuǎn)LOOP2MAIN:CALLDELAY;調(diào)延時子10S子程序AJMPLOOPLOOP1:

JNBACC.1,LOOP3

;當(dāng)P1.1=0那么轉(zhuǎn)SETBP1.2

;停電動機

CLRP1.3

;置P1.3=0,啟動報警子程序ACALLLED

;調(diào)用報警子程序LOOP4:SJMPLOOP4

;出現(xiàn)故障后程序進(jìn)入等待狀態(tài)LOOP3:CLRP1.2

;P1.2置0,啟動電動機供水AJMPMAINLOOP2

SETBP1.2

;使P1.2=1,停止電機工作

AJMPMAINDE1AY:MOVR0,#200

;10S子程序A3:

MOVR1,#100A1:

MOVR2,#248A2:

DJNZR2,A2

DJNZR1,A1

DJNZR0,A3RETDE1AY1:MOVR3,#10

;0.5S子程序A4:

MOVR4,#100A5:

MOVR5,#248A6: