单片机课程设计--水塔水位控制设计

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1、单片机课程设计题目:水塔水位控制设计班级：自控084姓名：张田学号：200808926指导教师：林海香设计时间：2011年1月评语：成绩-10-一引言本设计为一个实际应用系统的水塔水位控制部分。在此水塔水位控制系统中，检测信号来自插入水中的3个金属棒，以感知水位变化情况。工作正常情况下，应保持水位在某一范围内，当水位变化发生故障的时候，及时关断电机电源，发出声、光报警信号。 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注的应用广、发展快。而MCS-51单片机是各单片机中最为典型和最具代表性的一种。水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范

2、围，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。目前，控制水塔水位方法较多，其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行，使水塔内水位保持恒定，以保证连续正常地供水。实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动，应采用电压控制水位。首先通过实时检测电压，测量水位变化，从而控制电动机，保证水位正常。因此，这里给出以Atmel公司的80C5l单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的检测控制、电机故障检测、处理和报警等功能，并在Proteus软件环境下实际仿真。实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。本次设计以8031芯片为核心，辅以必要的外围电路，

3、设计了一个简易的水塔水位控制系统，它由5V直流电源供电。在硬件方面，除了CPU外，使用了2732芯片对8031的ROM进行4K扩展，并且使用74LS07芯片对外部电路驱动。软件方面采用汇编语言编程，整个水塔水位控制系统能根据水塔水位的高低来决定水泵电机的运转状态，并且在发生故障时由外部电路的LED发光管点亮报警。水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点，而自动控制原理，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，从而提高了供水系统的质量。而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好，是节约

4、水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。水塔水位控制系统采用交流电压检测水位，水位低于下限点水位时，水泵抽水，水位达到最高水位线时，水泵停止抽水，水位下降到最低水位线以下时，恢复运行抽水，从而实现自动控制。本次课程设计由王红平同学负责搜集资料，葛满强同学负责整理排版，马海丽同学负责程序部分，张田和杨洁同学负责画图部分。-10-二设计方案及原理图中虚线表示允许水位变化的上下限。在正常情况下，应保持水位在虚线范围之内。为此，在水塔内的不同高度安装3根金属棒，以感知水位的变化情况。其中A棒处于水塔底部，C棒处于上限水位上，B棒处于下限水位上。A棒接+5V电源，B棒、C棒

5、各通过一个电阻与地相连。水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动以达到对水位控制的目的。供水时，水位上升，当达到上限时，由于水的导电作用，B、C棒连通+5V，因此，b、c两端均为“1”态，这时应停止电机和水泵的工作，不再给水塔供水。当水位降到下限时，B、C棒都不能与A棒导通，因此b、c两端均为“0”状态。这时应启动电机，带动水泵工作，给水塔供水。当水位处于上下限之间时，B棒与A棒导通，因C棒不能与A棒导通，b端为“1”状态，c端为“0”状态。这时，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，都应该继续维持原有的工作状态。

6、图1水塔水位控制原理图三硬件设计由于所采用的信号是频率随水位变化而变的脉冲信号（开关量），因此电路设计中省去了A/D转换部分，这不仅降低了硬件电路的成本，而且由于采用数字脉冲信号通信，提高了系统的抗干扰能力、稳定性和精度。输入的可变脉冲信号送到8031的P1.0和P1.1脚电平，当接收到信号时，输入脉冲使其输出高电平，而无信号输入时，无触发脉冲，此时翻转为低电平。程序控制8031周期性地对P1.1和P1.0脚电平进行采样，达到控制的目的。（1）-10-接受电路得到的是频率随水位变化的调频脉冲，它反映了贮水池水位的高度，对其进行信号处理，便能实现对水位的控制及故障报

7、警等功能。要完成此一工作，最佳的选择是采用微机控制，实验中是以MCS—51系列单片机8031作CPU。其中8031的时钟频率为6MHz。由于8031没有内部ROM，因此需外扩展程序存储器。本系统采用2732EPROM扩展4K程序存储器，对应地址空间为0000H～0FFFH。（2）74LS373作为地址锁存器。74LS373片内是8个输出带三态门的D锁存器，其结构示意图见图4所示。当使能端G呈高点平时锁存器中的内容可更新，而在返回低电平瞬间实现锁存。如此时芯片的输出控制端为低，也即输出三态门打开，锁存器中的地址信息便可经由三态门输出。（3）两个水位信号