单片机课程设计

单片机原理及系统课程设计。

专业：电气工程及其自动化

班级。姓名。

学号。指导教师：李亚宁

兰州交通大学自动化与电气工程学院。

2012 年 7月 1日。

供水的关键问题是要把水位始终控制在一定范围内，防止出现“无水”、“溢位”现象发生。目前较为常用的方法是由单片机控制实现自动运行，使水位保持恒定，以保证连续正常地供水。基本思路是通过实时检测电压，测量水位变化，从而控制电动机带动水泵，保证水位正常。

本设计以89c51芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个简易的水位自动控制系统。采用c语言编程，系统能根据水位的高低自动调节水泵电机的运转状态，并在发生故障或出现无水和溢位时由外部电路的蜂鸣器笛鸣及led发光管点亮报警。

水位控制系统在我国广泛应用，传统的控制方式控制精度低、能耗大，而自动控制系统依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，从而提高了供水质量。而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水位的理想装置。水位自动控制系统采用交流电压检测水位，水位低于水位下限时，水泵开始抽水，水位达到水位上限时，水泵停止抽水，以此实现水位自动控制。

任何社会制度下的任何时候任何地方，水在人们正常生活和生产中起着及其重要的作用，从而对供水系统提出极高的要求，必须满足及时性、准确性、安全性。因此，研究发展水位自动控制系统有很大的实际意义。

如图2.1所示，虚线a表示水位变化的上限，虚线c表示水位变化的下限，正常情况下保持水位在虚线a、c范围内。为此，在水塔内的不同高度安装3个水位感应传感器，以感知水位的变化情况。

图2.1 水位控制原理图

供水时，水位上升，当达到上限a时，停止电机和水泵的工作，不再供水，并且开始蜂鸣器鸣笛报警，黄色led发光管同时点亮报警。

当水位降到ｂ限时，启动电机，带动水泵工作，开始供水。

当水位处于上下限之间时，无论是电机已在带动水泵给水塔加水，水位在不断上升；或者是电机没有工作，用水使水位不断下降，都维持原有的工作状态。

当水位下降至下限ｃ时，红色led发光管同时点亮报警，同时蜂鸣器开始鸣笛报警。

组成模块如图2.2所示。

图2.2 模块组成框图。

**结果如附录2所示。

3.1水位监测接口电路。

本检测电路采用dipsw-8组开关来做水位监测触发。水位检测部分是用单片机p1.0～p1.

7 连接的8个按钮分别代表低水位，水位1、水位2、水位3、水位4、水位5 ，水位6，和满水位。水位检测电路如图3.1 所示。

图3.1 水位监测电路。

3.2 水位显示电路。

采用一片led数码管进行显示，由单片机p0.0-p0.7和p2.

0口输出段码，进行水位显示数字0-7分别代表低水位、水位1、水位2、水位3、水位4，水位5和水满时的水位标志。水位显示电路如图3.2 所示。

图3.2 水位显示电路。

3.3电机控制电路。

加水时，电机正常工作。为确保水塔内不能没有水，所以在设计当中，当到达水位0 的时候就开始供水，电机工作。

电机控制部分，采用了三极管放大来控制电机的工作，由单片机p3.0 口进行控制。电机控制电路如图3.3 所示。

图3.3 电机控制电路。

3.4报警接口电路。

本电路采用不同颜色的发光二极管来表示不同的水位情况。即红灯d1亮表示是低水位状态，蜂鸣器报警；黄灯d2发亮，水泵停止加水，蜂鸣器报警。原理图如下图3.4所示。

图3.4 报警接口电路。

系统主程序的功能主要是完成对单片机的初始化，设置警戒液位的上下限，实时显示液位值以及按键扫描等工作。用c语言编写的程序如附录2所示。

表1水位检测信号与输出控制操作关系

主程序流程图如图4.1所示。

图4.1水位控制程序流程。

在本次的数字秒表设计过程中，我获益很多，使我对proteus软件的使用更加熟悉，使理论知识系统化、实用化，系统地掌握微机应用系统的一般设计方法，培养一定的编程能力、开发能力。

在设计的过程中我也遇到了不少的问题，发现自己有很多不足。如在调试程序的过程中，无法找到程序中的几个错误；在电路的**中，由于芯片的错误选择致使**失败；但最终在老师和同学的帮助下诸多问题都得到解决。

本系统也存在许多不足之处，将有待改进。其中最大的不足就是只模拟**了一下，没有做出产品去实际验证其性能能否满足设计要求。

此次课程设计不但提高了我的动手实践能力和理论水平，而且对于我们掌握各种操作技巧具有很大帮助，使我们的综合素质得到了很大的提高。

1]李华，王思明，张金敏。单片机原理及应用[m].兰州：兰州大学出版社，2001.

2]李广弟，朱月秀，王秀山。单片机基础[m].北京：航空航天大学出版社，2000.

3]康华光，陈大钦。电子技术基础模拟部分[m].武汉：高等教育出版社，1998.

4]曾一江。单片机微机原理与接**术[m].科学出版社，2006.

附录一：水位控制**图。

图a水位控制（上限报警）**图。

水位控制电路（开始抽水）**图如下所示。

图b水位控制（开始蓄水）**图。

附录二：源程序。

#include<>

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

uchar code shuzu=

0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80};

uint n,m;

uint i=0;

/**延时程序。

void delay()

uint i,j;

for(i=0;i<12;i++)

for(j=0;j<120;j++)

sbit k7=p1^7;

sbit k6=p1^6;

sbit k5=p1^5;

sbit k4=p1^4;

sbit k3=p1^3;

sbit k2=p1^2;

sbit k1=p1^1;

sbit k0=p1^0;

sbit dj=p3^0;

sbit fmq=p3^1;

sbit led1=p3^2;

sbit led2=p3^3;

主程序。void main()

led1=0;

led2=0;

while(1)

if(k7==0&&k0!=0)

if(k6==1)

if(k7==0)

if(k6==0)

if(k5==0)

if(k4==0)

if(k3==0)

if(k2==0)

if(k1==0)

if(k0==0)

p0=shuzu[n];

if(k7==1)

for(m=0;m<3;m++)

delay();

i++;if(i>15)

fmq=!fmq;

i=0;};

led1=~led1;

if(k0==0)

for(m=0;m<3;m++)

delay();

i++;if(i>15)

fmq=!fmq;

i=0;};

led2=~led2;

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