单片机原理及系统课程设计

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1、单片机原理及系统课程设计专业：自动化班级：姓名：学号：指导教师：评语：平时（40）修改（30）报告（30）总成绩自动化与电气工程学院2012年7月1日10单片机原理及系统课程设计报告目录1引言12设计方案及原理12.1设计方案12.1.1单片机起振方案12.1.2电机选择方案12.1.3电机驱动方案12.1.4单片机复位方案22.2设计原理23硬件设计33.1单元模块设计33.1.1起振电路设计33.1.2报警系统设计43.2系统整机分析44软件设计44.1程序流程图54.2主程序54.3软件调试64.4仿真结果6总结8参考文献10附录11110单片机原理及系统课程设计报告1引言本课程设计是基

2、于单片机的水塔水位控制，在社会经济飞速发展的今天，水在人们正常生活和生产中起着越来越重要的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失。因此给水工程往往成为高层建筑或工矿企业中最重要的基础设施之一。任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对给水系统提出的基本要求。就目前而言，多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备，由一级或二级水泵从地下市政水管补给。因此，如何建立一个可靠安全、又易于维护的给水系统是值得我们研究的课题。其中，给排水控制子系统的作用是为了保证供水/排水系统的正常运行，其基本控制内容是对各给水泵、排水泵、污水泵及

3、饮用水泵的运行状态进行监控，对各水箱及污水的水位、给水系统压力进行监测，并根据这些监测信息，控制相应的水泵启/停或按某种节能方式运行。本设计针对水塔水位高度的显示、报警、电机控制系统正是给排水监控子系统的功能之一。2设计方案及原理2.1设计方案2.1.1单片机起振方案XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器，石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。也可以采用外部时钟源驱动器件。考虑到设计、使用的方便，本设计中采用片内时钟驱动。即XTAL1和XTAL2只需外接晶振（配上相应的电容），便可以给单片机提供相应的时钟频率。2.1.2电机选择方案电动机有直流、交流之分。异

4、步电动机属于交流电机的一种；另一种交流电机是同步电机。异步电机由于结构简单，维护方便，价格便宜，所以应用最为广泛。本设计中，采用交流电机，为了克服沿程阻力损失和高度差所产生的静压力，供水水泵的扬程应根据实际情况有所变化。2.1.3电机驱动方案10单片机原理及系统课程设计报告用单片机驱动交流接触器，进而驱动电动机的运转。其中，在单片机的输出端到交流接触器间需接驱动模块。该驱动模块，可以由分离元件组成放大电路来实现对交流接触器的驱动，也可以单使用一块芯片实现。本设计中，采用一块芯片实现对交流接触器的控制。以达到使电路简洁，调试方便，易于维修的目的。2.1.4单片机复位方案ST/VPD复位/备用电源

5、线，可以使单片机处于复位（即初始化）工作状态。通常，单片机的复位有自动上电复位和人工按钮复位两种，考虑到，水塔与居民生活密切相关，当因特殊原因导致单片机掉电，需单片机立即自动复位（如：短时间的停电，导致系统停止工作），故本设计采用上电复位方式，其电路图如图1所示。图1上电复位电路图2.2设计原理单片机水塔水位控制原理如上图所示，图中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下，水位应控制在虚线范围之内。因此，在水塔内的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C，用以反映水位变化的情况。其中，A棒在下限水位，B棒在上、下限水位之间，C棒在上限水位(底端靠近水池底部，不能过低，要保证有足

6、够大的流水量)。水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动，随着供水，水位不断上升，当水位上升到上限水位时，由于水的导电作用，使B、C棒均与+5V连通。因此b、c两端的电压都为+5V即为“1”状态。此时应停止电机和水泵工作，不再向水塔注水；当水位处于上、下限之间时，B棒和A棒导通，而C棒不能与A棒导通，b端为“1”状态，c端为“0”状态。此时不管电机带动水泵给水塔注水，使水位上升，还是电机不工作，水位不断下降，都应继续维持原有工作状态；当水位处于下限位置以下时，B、C棒均不能与A棒导通，b、c均为“0”状态，此时应启动电机转动，带动水泵给水塔注水。单片机水塔水位控制原理如图2所示。10单片机原

7、理及系统课程设计报告图2水塔水位控制原理图3硬件设计3.1单元模块设计3.1.1起振电路设计在的起振电路中，80C51芯片片内XTAL1为振荡电路反相放大器的输入端，在采用外部时钟时，该引脚必须接地；XTAL2为振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率是晶体固有频率，若需要采用外部时钟电路时，该引脚输入外部脉冲。要检查8031的振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。