水塔水位控制报告

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1、单片机原理及系统课程设计专业：班级：姓名：学号：指导教师：评语：平时(40)修改(30)报告(30)总成绩单片机原理及系统课程设计专业：班级：姓名：学号：指导教师：评语：平时(40)修改(30)报告(30)总成绩单片机原理及系统课程设计专业：班级：姓名：学号：指导教师：评语：平时(40)修改(30)报告(30)总成绩兰州交通大学自动化与电气工程学院2012年7月1日1引言该设计是针对水塔水位控制系统的耍求所做。随着社会的发展，科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便与生活的自动控制系统开始进入了我们的生活，

2、单片机作为微型计算机发展的一个重要分支，具有高可靠性、高性能价格比、低电压、低功耗等优势，以其为核心的自动控制系统蠃得了广泛的应用。该课程设计的题A是基于单片机的水塔水位控制，其0的重在于单片机技术的应用，由单片机实现自动运行，使水塔内水位始终保持在一定范围，以保证连续正常地供水。该课程设计给出以AT89C51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、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，可移植性和扩展性好。在此水塔水位控制系

3、统中，单片机充当着主要的角色。它控制整个系统的运行，可以完成水位高低的控制。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。2设计方案及原理2.1设计原理单片机水塔水位控制原理如图2.1所示，图中虚线表示容许水位变化的上下线，在正常情况下，应保持水位在虚线范围之内。其中A棒处于下限水位，C棒处于上限水位，B棒在上下水位之间。A棒接+5V电源，B棒、C棒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

4、控制电机转动以达到对水位控制之目的。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状态，这时应停止电机和水泵的工作，不再给水塔供水。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，无论是电机己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，用水使水位在不断下降。都应继续维持原有的工作状态。当水位降到下限时，B,C棒都不能与A棒导电，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。+5V3设

5、计方案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。水塔水位的硬件原理图如图3.1所示。XTAUXTAI2POXVAIOPD.VAMP02TAKPO3TAKIP0.4/AHPD5/AI6POJ&AKP0.7WR:亡1pzor/eP21W©PZ2TAOpzarAtiP2.4/ACP2SAOPZ^AUPZ7'AI5P3flTM»P3.in»

6、门方TOP33fnmP3«noP3ST1P3.7WH'i图3.1硬件原理图其中，1＞使用AT89C51单片机，本系统采用2732构成4KB的外扩展程序存储器。74LS373作为地址锁存器。2〉两个水位信号由P1.0和P1.1输入，这两个信号共有四种组合状态，其屮10状态正常情况下是不可能发生的，但在设计中应该考虑到，并作为一种故障状3〉控制信号由P1.2输出，去控制电机，并串联一个发光二极管，用来显示电机的运转与否。4〉由P1.3输出报警信号，驱动一支发光二极管和一只喇叭进行声光报警。4硬件设计水塔水位控制系统主

7、要有CPU(AT89C51)、水位检测接口电路、报警接口电路、存储器扩展接口电路、复位电路、时钟振荡等部分组成。4.1时钟电路和手动复位电路牢片机的时钟电路和外部手动复位电路如阁4.1所示。从而构成一个稳定的自激振荡器，这就是单片机的时钟电路。晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度就快，同时对存储器的速度也高。复位电路的成功与否，关系到一个单片机系统能否正常运行，本设计采用按键电平复位方式，是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的。4.2水位检测接口电路、故障报警电路为了便于水位检测，在实际仿真

8、过程屮用一个两位的拨码开关模拟b、c端的状态，从而实现水位状态的四种组合，如图4.2所示。正电极接P1.0和P1.1门，每个负电极分别通过4.7K的电阻接地，将单片机的P1.0口接开关1,P1.1口接开关2。单片机通过负电极重复采集检测水位，当缺水时(此吋两个开关均置0),电机必须带动水泵抽水；若水位在正常范围内，检测信号为高电平，此吋开关1置1，开关2置0;当水位过高时