單片機課程設計---水塔水位控制部分

1、<p>　　單片機原理及系統(tǒng)課程設計</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： 電氣092 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　

2、　指導教師： </p><p>　　2012 年 7月 1日</p><p><b>　　1、引言 </b></p><p><b>　　1.1 設計內(nèi)容</b></p><p>　　本設計為一個實際應用系統(tǒng)的水塔水位控制部分。在此水塔水位控制系統(tǒng)中，檢測信號來自插入

3、水中的3個金屬棒，以感知水位變化情況。工作正常情況下，應保持水位在某一范圍內(nèi)，當水位變化發(fā)生故障的時候，及時關(guān)斷電機電源，發(fā)出聲、光報警信號。</p><p>　　(1) 完成單片機硬件的設計，包括：CPU、存儲器、輸入/輸出接口以及總線連接部分；</p><p>　　(2)完成控制軟件的設計；</p><p><b>　　1.2 設計要求</b&g

4、t;</p><p>　　(1)因本計算機控制系統(tǒng)還控制有其他多個設備，所以要求水位檢測采用中斷方式；</p><p>　　(2)給出系統(tǒng)硬件電路原理圖；</p><p>　　(3)給出系統(tǒng)程序流程圖、程序清單；</p><p>　　(4)以論文格式給出設計報告。</p><p><b>　　2、設計方案及原

5、理</b></p><p>　　2.1 水塔水位控制原理</p><p>　　圖中虛線表示允許水位變化的上下限。在正常情況下，保持水位在虛線范圍內(nèi)。在圖中A棒處于下限水位，C棒處于上限水位，B棒在上下限水位之間。</p><p>　　水塔由電動機帶動水泵供水，單片機控制電動機轉(zhuǎn)動就可以達到對水位控制的目的。供水時，水位上升，當達到上限時，由于水的導電作用

6、，B、C棒接通+5V。因此，b、c兩端均為1狀態(tài)，這時應停止電機和水泵的工作，不在給水塔供水。</p><p>　　當水位降到下限時，B、C棒都不能與A棒導電，因此b、c兩端為0狀態(tài)。這時應啟動電機，帶動水泵工作，給水塔供水。</p><p>　　當水位處在上下限之間時，B棒與A棒導通。而C棒不能和A棒導通，因此b端狀態(tài)為1，c端為0狀態(tài)。這時，無論是電機已帶動水泵給水塔加水，水位在不斷上

7、升；或者是電機沒有工作，用水使水位不斷下降。都應保持原有的工作狀態(tài)。</p><p>　　如下為水塔水位控制原理圖：</p><p>　　圖1 水位控制原理圖</p><p><b>　　3、硬件設計</b></p><p>　　水塔水位的控制機構(gòu)圖如圖2所示，硬件連線圖如圖3所示。</p><p&g

8、t;　　圖2 水塔水位控制結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.1 水位檢測接口電路</p><p>　　為了便于實現(xiàn)水位檢測功能，用一個兩位的撥碼開關(guān)模擬b、c端的狀態(tài)(1、0)，正電極接+5 V電源，每個負電極分別通過4．7 kQ的電阻(尺1，R2)接地。將單片機的P1．0端口接開關(guān)1，P1．1端口接開關(guān)2。假設被水淹沒的負電極都為高電平，此時開關(guān)置1；露在水面的負電極都為低電平，開關(guān)此時置

9、為0。單片機通過負電極重復采集檢測水位，當缺水時(此時兩個開關(guān)均置0)，電機必須帶動水泵抽水；若水位在正常范圍內(nèi)時，檢測信號為高，低電平(此時開關(guān)1置1，開關(guān)2置0)；當水位過高時，檢測信號為高電平(此時開關(guān)l和2都置1)，單片機檢測到P1．0和P1．1為高電平后，立即停機</p><p>　　3.2 報警接口電路</p><p>　　為了避免系統(tǒng)發(fā)生故障時，水位失去控制造成嚴重后果，在超

10、出、低于警戒界水位時，報警信號直接從高、低警界水位電極獲得。電機故障報警由單片機控制，電機故障報警信號由P1．3和P1．4輸人．當P1．5為高電平時蜂鳴器報警。水位超過高警戒水位，單片機控制系統(tǒng)使電機停止轉(zhuǎn)動，向水塔內(nèi)供水工作也停止。</p><p>　　3.3 存儲器擴展接口電路</p><p>　　為了便于系統(tǒng)擴展，存放大容量應用程序，系統(tǒng)設計擴展一片程序存儲器，用于存放源程序代碼。7

11、4LS373用于鎖存地址，單片機的P0．0～P0．7通過復用方式分別接鎖存器74LS373的DO～D7和存儲器2732的D0～D7端，地址鎖存信號線ALE接鎖存器的OE端，通過軟件設置實現(xiàn)地址和數(shù)據(jù)信息的傳輸，鎖存器的輸出端OQ0～O7與存儲器地址線A0～A7相連，剩余的3根地址線A8～A11接P2．0～P2．2．單片機選通引腳麗接存儲器OE端，因只擴展一片存儲器，片選端CE接地。</p><p>　　圖3 水塔

12、水位硬件接線圖</p><p><b>　　四、軟件設計</b></p><p>　　程序流程圖如下所示：</p><p>　　圖4水塔水位控制程序流程圖</p><p><b>　　五、總結(jié)</b></p><p>　　通過一周的單片機水塔水位控制設計讓我對所學單片機知識做

13、了很好的復習，在解決實際問題時的束手無策使我感到自己所學知識的有限！查閱相關(guān)書籍和參考文獻是本次設計完成不可缺少的一步，對于水塔水位控制使我在對8031單片機的結(jié)構(gòu)和用途有了進一步的認識和了解。</p><p>　　水塔水位控制是通過檢測b、c兩端輸出高低電平的四種不同組合來控制電機的轉(zhuǎn)動，帶動水泵給水塔進行加水操作來實現(xiàn)水位的控制。本設計要求較高的編程能力，要求對8031單片機的內(nèi)部和外部原理理解，通過軟件控制

14、、硬件實現(xiàn)。在進行編程是遇到了不少困難，尤其是在要求用中斷實現(xiàn)水位檢測使此次設計難度上升到一個新的高度，同時也促使我翻閱了更多的書籍，對相關(guān)知識得到了進一步的復習與熟練。</p><p>　　解決實際問題需要的不僅僅是理論知識，而且要求較強的理論聯(lián)系實際的能力，完成本設計要求理清水塔水位控制的全過程。才會對軟件實現(xiàn)帶來方便。畫出流程圖可以幫助檢查程序的錯誤以及對編程進行指導作用。畫出外部接線圖也使我對一些繪圖軟件

15、更加熟悉。縱觀整個設計過程，我所能獨自完成的甚少，這也反映了所學知識的有限。不能完全地將理論與實踐相結(jié)合！</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　（1）李華主編.單片機原理及應用.甘肅：蘭州大學出版社，2001年</p><p>　　（2）胡壽松主編.自動控制原理.第四版.北京：科學出版社，2001年</p

16、><p><b>　　附錄一</b></p><p><b>　　主程序</b></p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 0003H</p><p>　　AJMP

17、 INT</p><p>　　ORG 0100H</p><p>　　MAIN： SETB EA ；開中斷</p><p>　　SETB EX0 ；允許外中斷0</p><p>　　CLR IT0 ；外中斷0電平觸發(fā)方式</p>

18、<p>　　LOOP: ORL P1,#03H ；準備檢查水位</p><p>　　MOV A,P1</p><p>　　JNB ACC.0,ONE ；P1.0=0則轉(zhuǎn)移</p><p>　　JB ACC.1.TWO ；P1.1=1則響應中斷服務程序</p><p&

19、gt;　　AJMP INT</p><p>　　BACK: ACALL D10S ；延時10S</p><p>　　AJMP LOOP</p><p>　　ONE ： JNB ACC.1,THERR ；P1.1=0則響應中斷服務程序</p><p>　　AJMP INT</p

20、><p>　　CLR 93H</p><p>　　SETB 92H</p><p>　　FOUR: SJMP FOUR</p><p>　　THREE: CLR 92H ；啟動電機</p><p>　　AJMP BACK</p><p>

21、　　TWO : SETB 92H ；停止電機</p><p>　　AJMP BAC</p><p>　　延時子程序D10S（延時10秒）</p><p>　　ORG 8030H</p><p>　　MOV R3，#19H</p><p>　　LOOP3： MOV R1，#8

22、5H</p><p>　　LOOP1： MOV R2，#0FAH</p><p>　　LOOP2: DJNZ R2,LOOP2</p><p>　　DJNZ R1,LOOP1</p><p>　　DJNZ R3,LOOP3</p><p><b>　　RET</b></p&g

23、t;<p><b>　　中斷服務程序：</b></p><p>　　INT ： MOV P1,#01H</p><p>　　INT1 ： MOV P1，R0</p><p>　　INT2 ： MOV P1,#02H</p><p>　　MOV P1,R0</p>