水塔水位控制設計

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1、設計題目：水塔水位控制設計設計目的：應用單片機控制技術，以8051單片機為核心控制水塔水位設計目標：控制水塔水位，并實現(xiàn)報警和自動、手動切換功能任務下達時間：2010年3月1日任務完成時間：2010年3月11日指導教師評語：年月日設計成績：8摘要單片機自20世紀70年代問世以來，以其極高的性價比，受到人們的重視和關注，應用廣、發(fā)展快。而MCS-51單片機是各單片機中最為典型和最具代表性的一種。本次設計以80C51芯片為核心，輔以必要的外圍電路，設計了一個簡易的水塔水位控制系統(tǒng)，它由5V直流電源供電。在硬件方

2、面，除了CPU外，使用了2732芯片對80C51的ROM進行4K擴展，并且使用74LS07芯片對外部電路驅(qū)動。軟件方面采用匯編語言編程，整個水塔水位控制系統(tǒng)能根據(jù)水塔水位的高低來決定水泵電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且在發(fā)生故障時由外部電路的LED發(fā)光管點亮報警。通過這次設計讓我更深入了解單片機基本電路和匯編語言編程的基本方法，從而鍛煉了我學習、設計和開發(fā)軟、硬件的能力。關鍵詞：水位控制單片機.8一、引言：實驗證明，純凈水幾乎是不導電的，但自然界存在的以及人們?nèi)粘Ｊ褂玫乃紩幸欢ǖ腗g2+、Ca2+等離子，它們的存

3、在使水導電。本控制裝置就是利用水的導電性完成的二、設計方案及原理：如圖1所示，虛線表示允許水位變化的上下限。在正常情況下，應保持水位在虛線范圍之內(nèi)。為此，在水塔的不同高度安裝了3根金屬棒，以感知水位變化情況。圖1水塔水位控制原理圖圖中虛線表示允許水位變化的上下限。在正常情況下，應保持水位在虛線范圍之內(nèi)。為此，在水塔內(nèi)的不同高度安裝3根金屬棒，以感知水位的變化情況。其中A棒處于水塔底部，C棒處于上限水位上，B棒處于下限水位上。A棒接+5V電源，B棒、C棒各通過一個電阻與地相連。水塔由電機帶動水泵供水，單片機控

4、制電機轉(zhuǎn)動以達到對水位控制的目的。供水時，水位上升，當達到上限時，由于水的導電作用，B、C棒連通+5V，因此，b、c兩端均為“1”態(tài)，這時應停止電機和水泵的工作，不再給水塔供水。當水位降到下限時，B、C棒都不能與A棒導通，因此b、c兩端均為“0”狀態(tài)。這時應啟動電機，帶動水泵工作，給水塔供水。當水位處于上下限之間時，B棒與A棒導通，因C棒不能與A棒導通，b端為“1”狀態(tài)，c端為“0”8狀態(tài)。這時，無論是電機已在帶動水泵給水塔加水，水位在不斷上升；或者是電機沒有工作，用水使水位不斷下降，都應該繼續(xù)維持原有的工

5、作狀態(tài)。一、硬件設計：圖2水塔水位控制電路8由于所采用的信號是頻率隨水位變化而變的脈沖信號（開關量），因此電路設計中省去了A/D轉(zhuǎn)換部分，這不僅降低了硬件電路的成本，而且由于采用數(shù)字脈沖信號通信，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力、穩(wěn)定性和精度。輸入的可變脈沖信號送到8031的P10和P11腳電平，當接收到信號時，輸入脈沖使其輸出高電平，而無信號輸入時，無觸發(fā)脈沖，此時翻轉(zhuǎn)為低電平。程序控制8031周期性地對P11和P10腳電平進行采樣，達到控制的目的。1.接受電路得到的是頻率隨水位變化的調(diào)頻脈沖，它反映了貯水池水

6、位的高度，對其進行信號處理，便能實現(xiàn)對水位的控制及故障報警等功能。要完成此一工作，最佳的選擇是采用微機控制，實驗中是以MCS—51系列彈片機8031作CPU。其中8031的時鐘頻率為6MHz。由于8031沒有內(nèi)部ROM，因此需外擴展程序存儲器。本系統(tǒng)采用2732EPROM擴展4K程序存儲器，對應地址空間為0000H～0FFFH。2.74LS373作為地址鎖存器。74LS373片內(nèi)是8個輸出帶三態(tài)門的D鎖存器，其結構示意圖見圖4所示。當使能端G呈高點平時鎖存器中的內(nèi)容可更新，而在返回低電平瞬間實現(xiàn)鎖存。如此時

7、芯片的輸出控制端為低，也即輸出三態(tài)門打開，鎖存器中的地址信息便可經(jīng)由三態(tài)門輸出。3.兩個水位信號由P10和P11輸入，這兩個信號共有四種組合狀態(tài)。如表3—1所示。其中第三種組合（b=1、c=0）正常情況下是不能發(fā)生的，但在設計中還是應該考慮到，并作為一種故障狀態(tài)。表1水位信號狀態(tài)表c（P1.1）b（P1.0）操作00電機運轉(zhuǎn)01維持原狀10故障報警11電機停轉(zhuǎn)4.控制信號由P12端輸出，去控制電機。為了提高控制的可靠性，使用了光電耦合。5.由P1.3輸出報警信號，驅(qū)動一只發(fā)光二極管進行光報警。一、軟件設計：

8、8一個應用系統(tǒng)，要完成各項功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時還必須得到相應設計合理的軟件的支持，尤其是微機應用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時會變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用MCS—51匯編語言和結構化程序設計方法進行軟件編程。這個系統(tǒng)程序由主控程序、延時子程序組