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基于單片機的水塔水位控制系統(tǒng)的設計與仿真畢業(yè)論文_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  目錄</b></p><p><b>  緒論1</b></p><p><b>  1 總體方案2</b></p><p>  2 水位控制硬件設計3</p><p>  2.1電路總體框架圖3</p><p> 

2、 2.2LED數(shù)碼管顯示3</p><p>  2.3 電機驅動及顯示4</p><p>  2.4水位檢測電路5</p><p>  2.5 聲光報警電路6</p><p><b>  3 軟件部分7</b></p><p><b>  3.1程序框圖7</b>

3、</p><p>  4 protuse仿真顯示8</p><p><b>  總結11</b></p><p><b>  參考文獻12</b></p><p><b>  緒論</b></p><p>  當今社會,科技以迅雷不及掩耳之勢的速度

4、發(fā)展著,人民生活水平也在不斷的提高。自動水位控制將給人們生活帶來巨大的方便。由于單片機有極高的可靠性,微型性和智能性,單片機已經(jīng)廣泛應用于我們生活和學習中,我們可以在許多領域見到單片機的身影,,小到玩具家電行業(yè),大到車載、艦船電子系統(tǒng),遍及計量測試、工業(yè)過程控制、機械電子、辦公自動化、工業(yè)機器人、軍事和航空航天等領域都可以見到單片機的身影。</p><p>  單片機是一種集成電路芯片,是采用超大規(guī)模集成電路技術

5、把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨即存儲器RAM,只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器、計時器等功能(可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路)集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。</p><p>  中央處理器CPU是單片微型計算機指揮、執(zhí)行中心,由它讀程序并執(zhí)行指令。CPU功能,是以不同方式來執(zhí)行各種指令。有的指令涉及到各個寄存器之間的關系;有的指令

6、涉及到單片機核心電路內部各功能部件的關系;有的則與外部器件發(fā)生關系??偟膩碚fCPU是通過復雜的時序電路來完成不同的指令功能的。</p><p>  對于本設計單片機結構簡單實用性強,功能齊全,技術先進,使實現(xiàn)這設計不難實現(xiàn)。同時,C語言是單片機的重要“組成”,如果能掌握好C語言編程,這將很大程度上提高了開發(fā)效率。</p><p><b>  1 總體方案</b><

7、;/p><p>  本設計基于電阻式傳感器并以水槽水位為模型,鑒于單片機液位測量裝置的測量準確、重復性能好、功耗低、使用壽命長等特點,所以該設計以單片機為基礎的水槽水位控制系統(tǒng)。在實際中,水位自動控制電路是通過水位傳感器對水位進行采樣,將采樣信號的水位高度轉換為0~5 V 的直流電壓,再經(jīng)過 A/D 轉換[12]后,將轉換所得的8 路并行數(shù)字量送入單片機進行處理來來驅動電機的啟停等。從而達到對水位進行自動控制的目的。

8、通過對電壓和水位的轉換關系,最終利用單片機進行精確的控制,實現(xiàn)對水位高度的顯示、主/備電機和報警裝置等的控制。但是鑒于基于單片機的水位控制系統(tǒng)在Protues上進行仿真,而Protues上沒有水槽水位的模型。因此,可以用按鈕來代替水位的傳感器。</p><p><b>  本次設計實現(xiàn)的功能</b></p><p>  兩個數(shù)碼管分別顯示液位和當前時間。</p&

9、gt;<p>  通過按鈕來表示液位的高低,并來控制電機轉動和停止來表示加水。</p><p>  通過兩個led燈來表示系統(tǒng)工作狀態(tài),綠燈表示電機正常加水,紅燈表示需要加水或加水完成。</p><p>  運用喇叭來提示是否需要加水和加水是否完成。</p><p>  水位控制系統(tǒng)由電源電路、水位探測傳感電路、穩(wěn)壓電路、繼電器控制電機加水電路、單片機

10、STC89C52、數(shù)碼管顯示電路組成。系統(tǒng)組成的方框圖如下</p><p><b>  系統(tǒng)總體框圖</b></p><p>  2 水位控制硬件設計</p><p>  2.1電路總體框架圖</p><p><b>  如圖2-1中所示</b></p><p>  圖 2-

11、1 電路總體框架圖</p><p>  2.2LED數(shù)碼管顯示</p><p>  對水位顯示,本設計是通過CD4511來驅動共陰極數(shù)碼管,將CD4511的A、B、C、D端分別和89C51的P3口的低4位相連,A是最低位D是最高位。然后再將CD4511的“QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG”分別和LED數(shù)碼管的數(shù)據(jù)端相連,通過89C51的P3口的低4位來驅動數(shù)碼管的顯示。通過A、B、

12、C、D的BCD碼來驅動數(shù)碼管的顯示。</p><p><b>  CD4511</b></p><p>  CD4511驅動的數(shù)碼管</p><p>  對數(shù)字時鐘的顯示,本設計是通過DS1302來驅動八個數(shù)碼管,將數(shù)碼管的“a,b,c,d,e,f,g,dp”分別和89C51的P0口相連,再將數(shù)碼管的“1,2,3,4,5,6,7,8”端口分別和

13、89C51的P2口相連,當系統(tǒng)一運行時,DS1302能及時驅動數(shù)碼管顯示當前的時間。</p><p>  2.3 電機驅動及顯示</p><p>  電機控制部分,采用了三極管放大和二極管正向導通的作用和繼電器的吸合作用來控制電機的工作,由單片機P1.0 口進行控制,而電機的工作狀況由相應的顯示指示燈來顯示,如圖2-8所示:</p><p>  圖2-8 電機控制電

14、路</p><p><b>  2.4水位檢測電路</b></p><p>  按鍵是直接用I/O 口線構成的單個按鍵電路,每個獨立式按鍵占有一根I/O 口線,各根I/O 口線之間不會相互影響。在此電路中,按鍵輸入采用低電平有效。</p><p>  水位檢測部分是用單片機P1.4~P1.7連接的四個按鈕分別代表水滿、低水位、中水位和蓄水位。&

15、lt;/p><p>  由于基于單片機的水位控制系統(tǒng)在Protues中進行仿真時,Protues中沒有水槽水位的模型,所以就不能用實際的液位傳感器來前側水槽中的實際水位。在這里可以用四個按鈕K2、K3、K4、K5來控制水塔中的水位。當按下K5,電動機開始轉動,此時水塔中的水位會顯示1,即此時的水位時水槽總高度的1/4 ;當按下K4,電動機開始轉動,此時水槽中的水位會顯示2,即此時的水位時水塔總高度的2/4 ;當按下K

16、3,電動機開始轉動,此時水槽中的水位會顯示3,即此時的水位時水槽總高度的3/4 ;當按下K2,電動機開始轉動,此時水槽中的水位會顯示4,即此時的水位達到水滿狀態(tài)。如圖2-9所示:</p><p>  圖2-9 水位檢測電路</p><p>  2.5 聲光報警電路</p><p>  報警電路是一種為防止或預防某事件發(fā)生所造成的后果,以聲音、光、氣壓等形式來提醒或警

17、示我們應當采取某種行動的電子產品。聲光報警部分主要由以揚聲器為代表的聲音報警部分和以數(shù)碼管為代表的光報警部分,它們分別由單片機的P3.2 和P3.7 接口來實現(xiàn)水位的報警。當K2按鈕被按下時,即此時為shuiman,報警指示燈發(fā)光二極管會閃爍并且揚聲器會發(fā)出尖銳的報警聲,且閃爍幾秒鐘后聲光報警會自動的關閉;當K5被按下時,即此時為低水位,報警指示燈發(fā)光二極管會閃爍并且揚聲器會發(fā)出尖銳的報警聲,且閃爍幾秒鐘后聲光報警會自動的關閉。如圖2-

18、10所示:</p><p>  圖2-10 聲光報警電路</p><p><b>  3 軟件部分</b></p><p><b>  3.1程序框圖</b></p><p>  根據(jù)水塔水位控制硬件設計的分析要求及電路的特點,繪制出水塔水位控制程序流程圖,如圖 3 -1所示:</p>

19、<p>  4 protuse仿真顯示</p><p>  根據(jù)水塔水位的不同高度(水位1、水位2、水位3和水滿),基于單片機的水位控制系統(tǒng)的仿真如下面的仿真圖3-5所示</p><p><b>  水位1</b></p><p><b>  水位2</b></p><p><b&

20、gt;  水位3</b></p><p><b>  水滿水位4</b></p><p><b>  低水位1報警</b></p><p><b>  滿水位4報警</b></p><p><b>  總結</b></p><

21、;p>  經(jīng)過這段邊寫論文邊學習的時間后,我感觸頗多,其中充滿了酸楚和幸福。我初步把自己學到的東西用于了實踐之中,也在實踐中學到了很多東西。首先,我加深了自己的理論知識,使理論知識更好的用于實踐之中,是理論與實踐更好的結合。其次,鍛煉了自己的動手能力,為自己以后的工作打下了一個基礎,所以我們應該明白任何知識都源于實踐,出自于實踐,實踐是檢驗真理的唯一標準。</p><p>  此設計中還存在許多不足之處,自

22、己的理論知識也不夠全面和扎實,不懂許多元件的使用方法,C語言還不能學以致用。通過此次畢業(yè)論文的設計我一定要加強自己的學習,不斷的溫故知新,不斷的完善自己。</p><p><b>  參考文獻</b></p><p>  [1] 王琪著. 基于 Proteus和keil軟件的水塔水位控制系統(tǒng)設計[J]. 中國科技信息,2009, 11:140-141.</p&

23、gt;<p>  [2] 秦實宏,徐春暉著.MCS-51單片機原理及應用[M].武漢:華中科技大學出版社,2010. </p><p>  [3] 陳森著.水塔水位自動控制系統(tǒng)設計[J].建筑設計,2011, 10(5):111-113.</p><p>  [4] 袁新娣著.基于單片機的智能水塔水位控制系統(tǒng)設計[N]. 贛南師范學院學報,2010,12(6).<

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