《单片机课程设计》水塔水位控制系统报告.docx
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《单片机课程设计》水塔水位控制系统报告
《单片机课程设计》设计报告
设计题目：
水塔水位控制系统
姓名：
学号：
班级：
指导老师：
职称：
设计时间：
《单片机课程设计》考查评分表
姓名
学号
班级
11机械电子工程4班
设计题目
水塔水位控制
考查项目
平时表现
（20％）
1、出勤率：
□全勤□缺勤较少□缺勤较多□全缺
2、进度：
□较快□正常□较慢□没有按时完成
硬件制作（20％）
布局焊接：
□合理□较合理□基本合理
□错误较多□原则性错误
软件编程
（20％）
1、程序编写框架：
□合理□较合理□基本合理
□错误较多□原则性错误
2、程序编写过程：
□正确□较正确□基本正确
□错漏较多
功能调试
（10％）
系统调试结果：
□实现□基本实现□不能实现
设计报告（15％）
1、硬件设计：
□合理□较合理□基本合理□不合理
2、软件设计：
□合理□较合理□基本合理□不合理
3、联调结果：
□正确□较正确□基本正确□错漏较多
4、过程体会：
□属实□较属实□基本属实□不属实
答辩
（15％）
□思路清晰，内容正确□思路较清晰，内容较正确
□思路基本清晰，内容基本正确□思路较混乱，内容错漏较多
总评
□优秀□良好□中等
□及格□不及格
指导教师：
吴明友2014年1月3日
一、课程设计的目的………………………………………………
二、课程设计用的仪器和器件……………………………………………
三、课程设计的具体内容…………………………………………………
1、总体报告…………………………………………………………………
2、硬件设计…………………………………………………………………
3、软件流程和程序…………………………………………………………
4、调试结果…………………………………………………………………
四、课程设计的体会和发生的问题……………………………………
五、参考文献…………………………………………………………………
六、附件………………………………………………………………………
一、课程设计的目的
计算机控制系统课程设计是《计算机控制系统》课程与实验结束后的一门综合性实践课。
所选题目《水塔水位控制》紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力。
通过电路设计、安装、调试等一系列环节的实施，提高学生的计算机控制应用系统的设计能力。
二、课程设计用仪器和器件
硬件：
1、塑料桶一个（Φ25-30cm）
2、塑料尺30cm一个
3、微型水泵一个
4、塑料管2米
5、光电耦合器4N25一个
6、12V微型继电器（TWTMP-53）一个
7、电路板（6*4cm）一块
8、薄铜片2cm*10cm*o.5mm一块
9、直流稳压电源一台、PC机一台、XL1000/XL2000仿真仪一台。
10、其它：
导线2米、二极管一个、PNP三极管一个、4.7K电阻2个、
300欧电阻2个，12针排针1片。
软件：
keil软件
三、课程设计的具体内容
1、总体报告
图1水塔水位检测原理图
水塔水位控制原理图见图
（1），图中两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限，在正常供水时，水位应控制在两条虚线代表的水位之间。
B测量水位下限，C测量水位上限，A接+5V，B、C接地。
在水塔无水或水位低于下限水位时，B、C为断开，B、C两点电位为零（低电平“0”），需要水泵供水，单片机输出低电平，控制电机工作供水。
水位上升到B点，B接通，B点电位变为高电平“1”，C开关仍断开，C点仍为低电平，维持现状水泵继续供水。
当水位上升到C点时，C接通。
这时B、C均接通，B、C两点都为高电平，表示水塔水位已满，需水泵停止供水，单片机输出高电平，电机断电停止供水。
水塔水位开始下降，水位在降到B点之前，B点电位为高、C点电位为低，单片机输出控制电平维持不变，仍为高。
当水位降到B点以下，B、C两点电平都为低时，单片机输出控制电平又变低．水泵供水。
2、硬件设计
图2水塔水位控制硬件图
（1）如图：
用80C51设计一个单片机最小控制系统。
其中P1.0接水位下限传感器；P1.1接水位上限传感器；P1.2输出经Q0电流放大后接光电耦合器，接通继电器，带动电机控制水泵工作；P1.3输出经反相器后接LED，当出现故障时LED闪烁；P1.4输出经反相器后接蜂鸣器，当出现故障时报警。
（2）用塑料尺、导线等设计一个水塔水位传感器。
其中A电极置于水位10cm处，接5V电源的正极；B电极置于水位15cm处，经5.1K的下拉电阻接单片机的P1.0口；C电极置于水位20cm处，经5.1K的下拉电阻接单片机的P1.1口。
（3）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。
如表1所示。
其中第三种组合（b=1、c=0）正常情况下是不能发生的，但在设计中还是应该考虑到，并作为一种故障状态。
C（P1.1）
B（P1.0）
操作
0
0
电机运转
0
1
维持原状
1
0
故障报警
1
1
电机停转
表1水塔水位信号状态表
（4）光电耦合器4N25
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。
它由发光源和受光器两部分组成。
把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。
发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。
在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。
图2光电耦合器4N25引脚图
（5）继电器
继电器是一种电控制器件。
它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。
通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
3、软件流程和程序
3.1软件流程
图3软件流程图
3.2程序：
#include
#defineucharunsignedchar
sbitp10=P1^0;
sbitp11=P1^1;
sbitp12=P1^2;
sbitp13=P1^3;
sbitp14=P1^4;
delay（uchari）;
voidled（）;
voidmain（）
{P1=0;//初始化
while
（1）
{/*在每次循环时都要关掉报警灯和蜂鸣器，以防出现P10=1，P11=0时仍出现报警*/
p13=1;
p14=0;
/*水位在下限以下时，启动电机，直到水位到达了上限为止*/
if（p10==0&&p11==0）
{
while（p11==0）
{
p12=0;
delay（1000）;
}
}
/*出现故障报警*/
elseif（p10==0&&p11==1）
{
p12=1;
led（）;
}
/*水位过了下限，并且没有到达上限时，保持原来的状态*/
elseif（p10==1&&p11==0）
{
}
/*水位到达了上限，电机停止运转*/
elseif（p10==1&&p11==1）
{
p12=1;
}
}
}
/*******延时程序*******/
delay（uchari）
{
ucharj,k;
for（k=0;kfor（j=0;j<110;j++）;
}
/***LED灯闪烁和蜂鸣器响***/
voidled（）
{uchari;
i=0;
while（p10==0&&p11==1）
{p14=~p14;
delay
（1）;
i++;
if（i==100）
{
p13=~p13;
i=0;
}
}
}
4调试结果
B（P1.0）
C（P1.1）
操作
0
0
电机运转
1
0
维持原状
0
1
故障报警
1
1
电机停转
四、课程设计的体会和发生的问题
这次的课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面、系统的锻炼。
使我在单片机的基本原理、计算机控制系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步。
在这个课程的过程中，给我留下最深印象的是，一个系统的设计和焊接或许很容易，但是在不能实现其功能时如何检查出错误才是一门真正的艺术，这里凝聚了我们所学的所有技能。
与此同时我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础，这将是我求职道路上一笔重要的财富。
五、参考文献
[1]李全利.单片机原理及接口技术.北京：
高等教育出版社，2009.
[2]盛珣华，李润梅.计算机控制系统.北京：
清华大学出版社，北京交通大学出版社，2007.
六、附件
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