基于单片机的水位控制器设计

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1、分数：评语：专业综合实验报告(PartⅠ)题目：基于单片机的水位控制器设计学生姓名：学号：指导教师：二○一六年一月目录1绪论11.1实验课题来源与背景11.1.1课题来源11.1.2课题背景11.2实验内容11.3实验目的和要求21.3.1实验目的21.3.2基本要求21.4实验所需相关知识21.4.1水箱水位自动控制系统21.4.2AT89C51单片机（控制器）32系统设计流程42.1设计内容及要求42.2系统设计方案流程图42.3Proteus生成PCB具体操作流程53原理图设计53.1Proteus概述53.2电路原理图所用元器件介绍73.2.1水位检测传感器73.2.2复位电路

2、的设计73.2.3光报警电路的设计83.2.4泵的简介及泵的相关参数84设计原理和电路图94.1设计原理94.1.1水位控制原理94.1.2系统结构图104.1.3控制方案说明104.1.4元件清单114.1.5电路原理图114.2PCB板图115实验总结11附录Ⅰ：实验电路原理图13附录Ⅱ：PCB图14附录三：三维视图151绪论1.1实验课题来源与背景1.1.1课题来源在武汉大学动力与机械学院自动化系本科生的教学课程中，安排学生学习了《自动控制理论》、《智能化仪器仪表原理与应用》等课程，学生已初步掌握了单片机的基本原理以及水位控制的系统。在此基础上，为增强学生的自主动手操作与实际解决

3、问题的能力，将学到的知识与实践相结合，故将学生专业综合实验课题定为“基于单片机的水位控制器设计”。1.1.2课题背景在生产领域中，实现水位自动检测和控制是工业过程控制的一项关键技术，对于提高工业过程控制的自动化水平有着重要的意义。在生活领域中，供水方式过去一般是通过人工来实现控制，容易造成对水资源的浪费，所以现在人们越来越关注水资源的问题。目前，水位控制系统是受到广泛应用的供水系统，水位控制可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制、传感器控制等，但传统的控制方式存在控制精度低、能耗大、不能实现连续控制和跟踪水位的特点，采用单片机对水位进行控制，不仅具有控制方便、简单和灵活

4、性大等优点，而且可以大幅提高被控水位的技术指标，从而大大提高控制的效果，更加符合人们的预期。1.2实验内容针对水箱水位自动控制系统，要求设计一个基于单片机的控制器，其完成过程需要以下步骤：1、学习水箱水位自动控制系统的工作过程，了解控制器所需的功能及要求。2、学习单片机的各部件的工作原理和工作过程。3、学习Proteus的使用方法。4、参考AT89C51单片机开发板设计水位控制器，并利用14Proteus绘制电路原理图和PCB板图。1.3实验目的和要求1.3.1实验目的1、培养掌握、使用实用电子线路、计算机系统设计、仿真软件的能力。2、提高读图、分析线路和正确绘制设计线路、系统的能力。

5、1.3.2基本要求1、了解原理图设计基础、了解设计环境设置、学习Proteus软件的功能及使用方法。2、掌握绘制原理图的各种工具、利用软件绘制原理图。3、掌握编辑元器件的方法构造原理图元件库。4、熟练掌握手工绘制电路版的方法。5、掌握绘制编辑元件封装图的方法，自己构造印制板元件库。6、了解电路板设计的一般规则、利用软件绘制原理图并自动生成印制板图。1.4实验所需相关知识1.4.1水箱水位自动控制系统水箱水位自动控制系统如图1.1。图1.1水箱水位自动控制系统14设定水位上、下限，到达或超过上限时，电动机停止转动，到达或低于下限时，电动机开始转动。1.4.2AT89C51单片机（控制器）

6、AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。单片机结构功能如下：•8位CPU•4kbytes程序

7、存储器(ROM)(52为8K)•128bytes的数据存储器(RAM)（52有256bytes的RAM）•32条I/O口线•111条指令，大部分为单字节指令•21个专用寄存器•2个可编程定时/计数器•5个中断源，2个优先级（52有6个）•一个全双工串行通信口•外部数据存储器寻址空间为64kB•外部程序存储器寻址空间为64kB•逻辑操作位寻址功能•双列直插40PinDIP封装•单一+5V电源供电CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部