单片机原理及课程设计--水流速度实时检测及报警装置

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1、单片机原理及系统课程设计评语：考勤（10）守纪（10）过程（40）设计报告（30）答辩（10）总成绩（100）专业：电气工程及其自动化2013年3月7日单片机原理及系统课程设计报告水流速度实时检测及报警装置摘要本装置以8位MCU作为主控器，通过拉力传感器，对水流情况进行采样得到电信号，通过AD转换，把电信号转换为数字信号，数字信号经过MCU处理反馈到LCD1602液晶。关键词：MCU；AD；采样AbstractInthisdevice,the8-bitMCUasthemaster,andtheflowofwate

2、rthroughthetensionsensor,forsamplingtheelectricalsignalbyADconversion,thesignalisconvertedtoadigitalsignal,thedigitalsignalaftertheMCUprocessingfeedbackLCD1602LCD.Keywords:MCU,AD,sampling1引言1.1设计目的液晶显示的就是实时的水流速度此时绿灯闪烁。若水流速度超过某一预定值，则开始报警，液晶会显示：“Dangerous!Pleas

3、eaway!”，红灯闪烁，蜂鸣器响。若水流速度正常，则液晶显示“Norm”。1.2设计要求采样数据能够准确反应水流的实时情况，若水流速度超过安全值，则立刻报警。1.3设计方法根据芯片资料里的典型接法连接电路图，根据芯片资料对芯片时序，功能的说明编写控制程序。使用编译软件Keil_uVision4和电路仿真软件Proteus7Professional对整个系统进行调试。2设计方案及原理设计方案如图1所示。14单片机原理及系统课程设计报告LCD显示模块过速报警模块AD采样模块单片机图1系统原理框图AD对滑线变阻器的电

4、压进行采样，采样数据经过单片机处理显示到LCD上。根据斯托克斯定律f=6ηrv，f为小球所受到的水流的冲击力（等于粘滞力），其中η为液体的粘滞系数，r为小球的半径，v为水流的速度，可得到f∝v，由于ADC0804的VIN+与VIN-之间的输入阻抗约为2M，可看做无穷大所以给定一个电位器RV1，在一定误差范围内，设它的触头与参考点之间的电压为Vg，若在触头上安装一个弹簧弹簧受到的力为F，因为F=kx，其中k为弹簧的弹性系数，x为弹簧的形变量，则F∝x∝Vg，若水流的冲击力f=F，则v∝Vg，即水流速度v与采集上的电

5、压Vg成正比，我们限定Vg的相对误差<0.1%，RV1<1.1K，我们取RV1=1K。3硬件设计单片机的P0口作为A/D数据输入口，P1口作为输出口为LCD提供必要的数据，P2口作为控制信号输出口按位控制芯片的工作状态，完整电路图如附录1图1所示。4软件设计14单片机原理及系统课程设计报告因为在LCD上显示时钟，所以把AD的采样和发送数据函数，过速报警程序，LCD的显示函数嵌入到“一秒”循环里，循环若干次后得到一秒，然后再进行时分秒的处理与显示，程序流程图如附录1图2所示，源程序如附录2。5系统调试采用protu

6、es与keil连调的方式对整个系统进行调试，在keil中的调试窗口中观察单片机的各个寄存器值，各个端口值，程序中的变量，在protues中同时查看各个引脚的电平变化，设定断点进行调试，软件编译结合硬件调试，一个模块一个模块的进行调试，最后对整个系统进行调试，调试截图如附录1图3所示。6总结整个系统基本达到设计要求，采样数据能够反应水流的实时情况，若水流速度正常，则绿灯亮，若水流速度超过安全值，则红灯亮，蜂鸣器响。不足之处有好多，比如没有考虑时钟的可调性，没有考虑危险水流速度的可调性，在年月日的处理上没有闰年补偿，

7、也没有对判断每月的的天数，只是简简单单的在天数上自动去加。参考文献[1]王思明.单片机原理及应用系统设计[M].北京:科学出版社.2012.5[2]江志红.51单片机技术与应用系统开发[M].北京:清华大学出版社.2008.12[3]王小立.单片机应用技术-一体化教程[M].北京:科学出版社.2008.814单片机原理及系统课程设计报告附录1图1系统总电路图14单片机原理及系统课程设计报告采集模拟量处理模拟量显示速度YN开始显示Dangerous!显示Norm结束水流速度是否正常采集模拟量处理模拟量显示速度开始显

8、示Dangerous!显示Norm结束水流速度是否正常图2系统流程图14单片机原理及系统课程设计报告图3系统调试附录2#include#include#defineucharunsignedchar14单片机原理及系统课程设计报告#defineuintunsignedintucharcodetable[]="";ucharcodet