單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--水塔水位

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、設(shè)計(jì)題目 ……………………………………………………………………1</p><p>　　2、摘要 …………………………………………………………………………1</p><p>　　3、設(shè)計(jì)方案及原理 ………………………………………………………………2</p>&l

2、t;p>　　4、總結(jié)……………………………………………………………………………　</p><p>　　5、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………</p><p>　　一、水塔水位控制設(shè)計(jì) </p><p><b>　　(1) 設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)為一個(gè)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)

3、的水塔水位控制部分。在此水塔水位控制系統(tǒng)中，檢測(cè)信號(hào)來(lái)自插入水中的3個(gè)金屬棒，以感知水位變化情況。工作正常情況下，應(yīng)保持水位在某一范圍內(nèi)，當(dāng)水位變化發(fā)生故障的時(shí)候，及時(shí)關(guān)斷電機(jī)電源，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　1）完成單片機(jī)硬件的設(shè)計(jì)，包括：CPU、存儲(chǔ)器（外擴(kuò)ROM、RAM）、輸入/輸出接口（外擴(kuò)并行I/O口）以及總線連接部分（附控制電路原理圖）；</p><p>　　2）

4、完成控制軟件的設(shè)計(jì)（附控制軟件清單）；</p><p><b>　　(2) 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1）因本計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)還控制有其他多個(gè)設(shè)備，所以要求水位檢測(cè)采用中斷方式；</p><p>　　2）給出系統(tǒng)硬件電路原理圖（用protel或其它電路圖軟件畫(huà)出）；</p><p>　　3）給出系統(tǒng)程序流程圖、

5、程序清單（加注釋）；</p><p>　　4）以論文格式給出設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p>　　圖1 水塔水位控制原理圖</p><p><b>　　二、摘要</b></p><p>　　基于單片機(jī)的水塔水位控制是實(shí)現(xiàn)水位的檢測(cè)和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以及出現(xiàn)故障是的單片機(jī)中斷控制，本設(shè)計(jì)中采用的是8031單片機(jī)，外擴(kuò)2732作為程序存

6、儲(chǔ)器。74LS373作為地址鎖存器。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)方案及原理</b></p><p>　　一、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

7、動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵供水，單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)就可以達(dá)到對(duì)水位控制的目的。供水時(shí)，水位上升，當(dāng)達(dá)到上限時(shí)，由于水的導(dǎo)電作用，B、C棒接通+5V。因此，b、c兩端均為1狀態(tài)，這時(shí)應(yīng)停止電機(jī)和水泵的工作，不在給水塔供水。</p><p>　　當(dāng)水位降到下限時(shí)，B、C棒都不能與A棒導(dǎo)電，因此b、c兩端為0狀態(tài)。這時(shí)應(yīng)啟動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)水泵工作，給水塔供水。</p><p>　　當(dāng)水位處在上下限之間時(shí)，B棒與

8、A棒導(dǎo)通。而C棒不能和A棒導(dǎo)通，因此b端狀態(tài)為1，c端為0狀態(tài)。這時(shí)，無(wú)論是電機(jī)已帶動(dòng)水泵給水塔加水，水位在不斷上升；或者是電機(jī)沒(méi)有工作，用水使水位不斷下降。都應(yīng)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>　　二 、單片機(jī)控制電路</p><p>　　水塔水位的控制如下圖所示：</p><p><

9、;b>　　水塔水位控制結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　水塔水位硬件接線圖</b></p><p>　　1 水位檢測(cè)接口電路</p><p>　　為了便于實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)功能，用一個(gè)兩位的撥碼開(kāi)關(guān)模擬b、c端的狀態(tài)(1、0)，正電極接+5 V電源，每個(gè)負(fù)電極分別通過(guò)4．7 kQ的電阻(尺1，R2)接地。將單片機(jī)的P1．0

10、端口接開(kāi)關(guān)1，P1．1端口接開(kāi)關(guān)2。假設(shè)被水淹沒(méi)的負(fù)電極都為高電平，此時(shí)開(kāi)關(guān)置1；露在水面的負(fù)電極都為低電平，開(kāi)關(guān)此時(shí)置為0。單片機(jī)通過(guò)負(fù)電極重復(fù)采集檢測(cè)水位，當(dāng)缺水時(shí)(此時(shí)兩個(gè)開(kāi)關(guān)均置0)，電機(jī)必須帶動(dòng)水泵抽水；若水位在正常范圍內(nèi)時(shí)，檢測(cè)信號(hào)為高，低電平(此時(shí)開(kāi)關(guān)1置1，開(kāi)關(guān)2置0)；當(dāng)水位過(guò)高時(shí)，檢測(cè)信號(hào)為高電平(此時(shí)開(kāi)關(guān)l和2都置1)，單片機(jī)檢測(cè)到P1．0和P1．1為高電平后，立即停機(jī)</p><p>&l

11、t;b>　　2 報(bào)警接口電路</b></p><p>　　為了避免系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，水位失去控制造成嚴(yán)重后果，在超出、低于警戒界水位時(shí)，報(bào)警信號(hào)直接從高、低警界水位電極獲得。電機(jī)故障報(bào)警由單片機(jī)控制，電機(jī)故障報(bào)警信號(hào)由P1．3和P1．4輸人．當(dāng)P1．5為高電平時(shí)蜂鳴器報(bào)警。水位超過(guò)高警戒水位，單片機(jī)控制系統(tǒng)使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，向水塔內(nèi)供水工作也停止。</p><p>　　3 存

12、儲(chǔ)器擴(kuò)展接口電路</p><p>　　為了便于系統(tǒng)擴(kuò)展，存放大容量應(yīng)用程序，系統(tǒng)設(shè)計(jì)擴(kuò)展一片程序存儲(chǔ)器，用于存放源程序代碼。74LS373用于鎖存地址，單片機(jī)的P0．0～P0．7通過(guò)復(fù)用方式分別接鎖存器74LS373的DO～D7和存儲(chǔ)器2732的D0～D7端，地址鎖存信號(hào)線ALE接鎖存器的OE端，通過(guò)軟件設(shè)置實(shí)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(chǔ)器地址線A0～A7相連，剩余的3根地址線A8～A

13、11接P2．0～P2．2．單片機(jī)選通引腳麗接存儲(chǔ)器OE端，因只擴(kuò)展一片存儲(chǔ)器，片選端CE接地。</p><p>　　對(duì)電路圖做以下分析：</p><p>　　使用8031單片機(jī)。外擴(kuò)2732構(gòu)成4KB的外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，使用74LS373作地址鎖存器。</p><p>　　兩個(gè)水位信號(hào)由P1.0和P1.1輸入，這兩個(gè)信號(hào)共有四種組合狀態(tài)如下表所示：</p>

14、;<p>　　控制信號(hào)由P1.2端輸出去控制電機(jī)。</p><p>　　由P1.3輸出報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一支發(fā)光二極管進(jìn)行光報(bào)警和聲報(bào)警。</p><p><b>　　三、程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　程序流程圖如下所示：</p><p><b>　　主程序流程</b></p

15、><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　Y </p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　

16、　N</b></p><p>　　N </p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　中斷服務(wù)程序流圖</b></p><p><b>　　主程序</

17、b></p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 0003H</p><p>　　AJMP INT</p><p>　　ORG 0100H</p><p>　　MAIN： SETB

18、 EA ；開(kāi)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><p>　　LOOP: ORL P1,#03H ；準(zhǔn)備檢查水位</p><p>　　MOV

19、 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(yīng)中斷服務(wù)程序</p><p>　　AJMP INT</p><p>　　BACK: ACALL D10S ；延時(shí)10S&l

20、t;/p><p>　　AJMP LOOP</p><p>　　ONE ： JNB ACC.1,THERR ；P1.1=0則響應(yīng)中斷服務(wù)程序</p><p>　　AJMP INT</p><p>　　CLR 93H</p><p>　　SETB 92H</p><p

21、>　　FOUR: SJMP FOUR</p><p>　　THREE: CLR 92H ；啟動(dòng)電機(jī)</p><p>　　AJMP BACK</p><p>　　TWO : SETB 92H ；停止電機(jī)</p><p>　　AJMP BACK</p>

22、;<p>　　延時(shí)子程序D10S（延時(shí)10秒）</p><p>　　ORG 8030H</p><p>　　MOV R3，#19H</p><p>　　LOOP3： MOV R1，#85H</p><p>　　LOOP1： MOV R2，#0FAH</p><p>　　LOOP2:

23、 DJNZ R2,LOOP2</p><p>　　DJNZ R1,LOOP1</p><p>　　DJNZ R3,LOOP3</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　中斷服務(wù)程序：</b></p><p>　　INT ： MOV

24、 P1,#01H</p><p>　　INT1 ： MOV P1，R0</p><p>　　INT2 ： MOV P1,#02H</p><p>　　MOV P1,R0</p><p><b>　　AJMP INT</b></p><p><b>　　RITI<

25、/b></p><p><b>　　四、總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)一周的單片機(jī)水塔水位控制設(shè)計(jì)讓我對(duì)所學(xué)單片機(jī)知識(shí)做了很好的復(fù)習(xí)，在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)的束手無(wú)策使我感到自己所學(xué)知識(shí)的有限！查閱相關(guān)書(shū)籍和參考文獻(xiàn)是本次設(shè)計(jì)完成不可缺少的一步，對(duì)于水塔水位控制使我在對(duì)8031單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和用途有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解。</p><p>

26、　　水塔水位控制是通過(guò)檢測(cè)b、c兩端輸出高低電平的四種不同組合來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)水泵給水塔進(jìn)行加水操作來(lái)實(shí)現(xiàn)水位的控制。本設(shè)計(jì)要求較高的編程能力，要求對(duì)8031單片機(jī)的內(nèi)部和外部原理理解，通過(guò)軟件控制、硬件實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行編程是遇到了不少困難，尤其是在要求用中斷實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)使此次設(shè)計(jì)難度上升到一個(gè)新的高度，同時(shí)也促使我翻閱了更多的書(shū)籍，對(duì)相關(guān)知識(shí)得到了進(jìn)一步的復(fù)習(xí)與熟練。</p><p>　　解決實(shí)際問(wèn)題需要的不

27、僅僅是理論知識(shí)，而且要求較強(qiáng)的理論聯(lián)系實(shí)際的能力，完成本設(shè)計(jì)要求理清水塔水位控制的全過(guò)程。才會(huì)對(duì)軟件實(shí)現(xiàn)帶來(lái)方便。畫(huà)出流程圖可以幫助檢查程序的錯(cuò)誤以及對(duì)編程進(jìn)行指導(dǎo)作用。畫(huà)出外部接線圖也使我對(duì)一些繪圖軟件更加熟悉?？v觀整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，我所能獨(dú)自完成的甚少，這也反映了所學(xué)知識(shí)的有限。不能完全地將理論與實(shí)踐相結(jié)合！</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p

28、>　　（1）李華主編.單片機(jī)原理及應(yīng)用.甘肅：蘭州大學(xué)出版社，2001年</p><p>　?。?）胡壽松主編.自動(dòng)控制原理.第四版.北京：科學(xué)出版社，2001年</p><p>　?。?）劉豹主編.現(xiàn)代控制理論.第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004年</p><p>　　（4）朱曉青主編.過(guò)程檢測(cè)控制技術(shù)與應(yīng)用.北京：冶金工業(yè)出版社，2002年</p