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(jì)的控制電路，所編程序采用查詢(xún)方式對(duì)由P1.0和P1.1輸入水位信號(hào)進(jìn)行檢查，輸入信號(hào)有四種狀態(tài)，通過(guò)硬件原理圖可以確定每種水位信號(hào)的含義，從而可以根據(jù)輸入信號(hào)的狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的子程序?qū)﹄妱?dòng)機(jī)的工作與停止、故障報(bào)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(cè)、故障報(bào)警和水位控制的功能。關(guān)鍵詞：80C51，硬件檢測(cè)，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(mén)技術(shù)性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)踐教學(xué)是它的一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)。不管是硬件擴(kuò)展、接口應(yīng)用還是編程方法、程序調(diào)試，都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如果不在切實(shí)認(rèn)真地抓好學(xué)生的實(shí)踐技能的鍛煉上下功夫，單憑課堂理論課學(xué)習(xí)，勢(shì)必出現(xiàn)理論與實(shí)踐脫節(jié)的局面。任隨書(shū)本上把單片機(jī)技術(shù)介紹得多么重要、多么實(shí)用多么好用，同學(xué)們?nèi)匀粫?huì)感到那只是空中樓閣，離自己十分遙遠(yuǎn)，或者會(huì)感到對(duì)它失去興趣，或者會(huì)感到它高深莫測(cè)無(wú)從下手，這些情況都會(huì)令課堂教學(xué)的效果大打折扣。本次仿真設(shè)計(jì)的目的就是讓同學(xué)們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)的根底上，通過(guò)完成一個(gè)涉及MCS—51〔見(jiàn)附錄1〕單片機(jī)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(jì)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(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，而且能夠?qū)﹄娮与娐贰㈦娮釉骷?、印制電路板等方面的知識(shí)進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，同時(shí)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(dú)立進(jìn)行某些單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)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(cè)水位并根據(jù)水位上下控制電機(jī)的工作與停止來(lái)保證水塔水位保持在額定范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)水位控制。同時(shí)，通過(guò)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(shí)踐是在此根底上，來(lái)完成該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試。待仿真成功后，再將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)中。3、課程設(shè)計(jì)用的儀器和器件〔技術(shù)參數(shù)見(jiàn)附錄2〕1、PC機(jī)一臺(tái)；TND-MD教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)2、XLISP1000單片機(jī)綜合仿真實(shí)驗(yàn)儀3、9V直流電壓供電4、水泵1個(gè)5、萬(wàn)能板一塊，規(guī)格為12cm*18cm6、4K7歐電阻2個(gè)，51歐電阻1個(gè)7、二極管1個(gè)8、三極管1個(gè)，型號(hào)SBD509、繼電器1個(gè)，型號(hào)SRD-09VDC-SL-C10、光電耦合器1個(gè)，型號(hào)4N25813Q11、導(dǎo)線假設(shè)干，水桶1個(gè)，水管1米，電烙鐵等4、硬件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)目標(biāo)〔1〕當(dāng)水位低于下限水位即檢測(cè)信號(hào)P1.0=0，P1.1=0時(shí)候那么致P1.2=1功過(guò)光電耦合器使中間繼電器J吸合，從而控制強(qiáng)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(shí)候就保持原來(lái)的狀態(tài)?！?〕當(dāng)水位超過(guò)上限〔P1.0=1，P1.1-1〕的時(shí)候，控制系統(tǒng)停電，停止抽水?！?〕當(dāng)檢測(cè)信號(hào)在下限沒(méi)有反映而在上限有反映的時(shí)候〔P1.0=0，P1.1=1〕就使水泵停止抽水且發(fā)出報(bào)警〔P1.2=0，P1.4=1，P1.5=1〕4.2設(shè)計(jì)思想圖1〔1〕用80C51設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)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(guò)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(shí)報(bào)警?！?〕用塑料尺、導(dǎo)線等設(shè)計(jì)一個(gè)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(jī)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(jī)的P1.1口?！?〕設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)至水泵的控制電路。要求單片機(jī)與水泵之間要用反相器、光電耦合器和繼電器控制，計(jì)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(jì)水塔水位控制流程圖如圖2圖2源程序見(jiàn)附錄36、調(diào)試過(guò)程在硬件芯片引腳連線和程序的編寫(xiě)完成以后，便進(jìn)入了設(shè)計(jì)的調(diào)試階段。在計(jì)算機(jī)上輸入程序后，在與硬件的配合使用下，才發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)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(guò)程中發(fā)現(xiàn)了以下的問(wèn)題：GND引腳未接地、各個(gè)芯片的數(shù)據(jù)端D0~D7與系統(tǒng)總線的D0~D7接反，這些錯(cuò)誤是一些在實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)中容易忽略犯下的錯(cuò)誤，但是經(jīng)過(guò)仔細(xì)的檢查，這些問(wèn)題都很快得到了解決。(2)根據(jù)運(yùn)行后計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的錯(cuò)誤或警告信息檢查到程序中的很多錯(cuò)誤。如：芯片初始化時(shí)奇偶入口地址的選擇錯(cuò)誤、程序中一些低級(jí)的輸入錯(cuò)誤等。這些錯(cuò)誤經(jīng)過(guò)認(rèn)真檢查，并通過(guò)老師和同學(xué)的幫助以及查看《微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》等相關(guān)文獻(xiàn)，這些錯(cuò)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(guò)對(duì)題目分析，按照題目要求來(lái)選擇采用了可編程并行接口芯片80C51，并通過(guò)合理布線以及編寫(xiě)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(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果根本符合課題要求。8、總結(jié)與體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)周，通過(guò)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(jì)。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，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(jì)過(guò)程中，芯片的引腳的連接是很重要的一項(xiàng)，而我在連接芯片的各引腳時(shí)出了很多的錯(cuò)誤，但是在老師的指導(dǎo)下、在查閱各參考文獻(xiàn)后這些錯(cuò)誤都一一得到了改正，最終完成了合理的布線。在程序編寫(xiě)方面，本次課程設(shè)計(jì)中的程序是我第一次嘗試完成一個(gè)完整的程序，以前都是編寫(xiě)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(gè)程序的編寫(xiě)過(guò)程中，錯(cuò)誤的出現(xiàn)是不可防止的，但是，通過(guò)向老師答疑、和同學(xué)們探討以及參考實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)等文獻(xiàn)資料，問(wèn)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(shí)子程序的編程以及各程序段的組織，從而完成了整個(gè)程序的編寫(xiě)。9、參考文獻(xiàn)[1]:史新福、馮萍主編；32位微型計(jì)算機(jī)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(jī)原理、匯編與接口技術(shù)試驗(yàn)教程；清華大學(xué)出版社；2007年4月[3]:王曉明等主編；微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)；蘭州大學(xué)出版社；2001年[4]:米根鎖主編；微機(jī)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(gè)引腳大致可分為4類(lèi)：電源〔2〕、時(shí)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(shí)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(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，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(shí)，此引腳接外部振蕩源?！?)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(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平〔由低到高跳變〕，將使單片機(jī)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(shí)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(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。但要注意，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖，ALE端可以驅(qū)動(dòng)〔吸收或輸出電流〕八個(gè)LSTTL電路。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖〔功能〕③外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)取指令〔或數(shù)據(jù)〕期間，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。同樣可以驅(qū)動(dòng)八LSTTL輸入。④EA/Vpp,Vpp為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng)EA為高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為低電平時(shí)，那么訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器?！?〕80C51共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個(gè)引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)〔屬控制總線〕。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，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(gè)；3.萬(wàn)能板一塊，規(guī)格為12cm*18cm；4.4K7歐電阻2個(gè)，51歐電阻1個(gè)；5.二極管1個(gè)；6.三極管1個(gè)，型號(hào)SBD50；7.繼電器1個(gè)，型號(hào)SRD-09VDC-SL-C；8.光電耦合器1個(gè)，型號(hào)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(hào)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(shí)子10S子程序AJMPLOOPLOOP1:

JNBACC.1,LOOP3

;當(dāng)P1.1=0那么轉(zhuǎn)SETBP1.2

;停電動(dòng)機(jī)

CLRP1.3

;置P1.3=0,啟動(dòng)報(bào)警子程序ACALLLED

;調(diào)用報(bào)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(dòng)電動(dòng)機(jī)供水AJMPMAINLOOP2

SETBP1.2

;使P1.2=1,停止電機(jī)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: