水位控制课程设计--水位控制器设计.doc

课 程 设 计 任 务 书 题目 水位控制器设计 专业、班级 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 一、主要内容： 熟悉单片机应用系统的设计方法和规范，达到综合的目的。 学习文件检索和查找数据手册的能力。 学习protel软件的使用。 学会整理和总结设计文档报告。 二、基本要求： 以MCS-51系列单片机为核心，组成一个水位自动控制系统。 六区间式水位显示。 全自动位式进水。 满水、低水水位报警。 水位传感器故障自检及报警提示。 能延时恢复的报警消音。 三、主要参考资料： 张毅坤等 单片微型计算机原理及应用 西安 西安电子科技大学出版社 李建忠编著 单片机原理及应用 西安 西安电子科技大学出版社 完 成 期 限： 2015年1月 指导教师签名： 课程负责人签名： 2015年 1 月 2 日 摘 要 随着科学技术的发展，单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统， 智能仪器和家用电器中得到广泛应用。本次设计利用MCS-51系列单片机进行控制，利用水的导电性测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，用单片机对接收到的信号进行数据处理，完成水位的检测、控制及故障报警等功能。 关键词 单片机 电信号 水位  摘要 1.引言 1 2.总体设计思想 2 2.1 目标功能及分析 2 2.2设计思路 2 2.3总体设计框图 3 3. 单元设计 5 3.1水位检测 5 3.1.1水位检测原理 5 3.1.2水位控制电路设计 6 3.2 水位显示 7 3.3报警电路 8 3.4进出水电路 9 4．软件设计 10 4.1设计概述 10 4.2设计流程图 11 5收获与总结 14 参考文献 15 1.引言 水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛。生活中，一些大型工厂的锅炉水位，特别是农村住宅楼房生活用水水箱的水位的控制现在大都未能实现自动控制，水位的高低通常有水电管理人员进行控管，非常麻烦，而且常出现断水和水位过高产生的溢水事故。这给工厂和居民的生活带来了极大的不便，同时也造成了不必要的水资源的浪费。 于是结合我们所学的专业知识，就有了这个课题。通过对水位控制进行自动化控制系统的改造，从而实现提供足够的水量、平稳的水压、水塔水位的自动控制有设计低成本、高实用价值的控制器。该设计采用分立的电路实现超高、低警戒水位处理,实现自动控制,而达到节能的目的,提高了供水系统的质量。 2.总体设计思想 2.1 目标功能及分析 本设计用80C51单片机为核心，由于单片机I/O管脚能够使用的只有P0口，而设计的要求是利用引脚输入信号并对信号进行处理，并且要输出水位显示，故障报警，启动停止水泵等功能，这样一来我们只用单片机的P1引脚是远远不够的，因此需利用8255A对其引脚进行扩展， 通过8255A的PC口进行信号的输入并利用8255A的PA口连接数码管来显示实际水位，当水位在不同的位置时利用程序控制将在数码管上显示这段时间的水位。并利用延时子程序来延时，延时时间1S，每间隔1S系统将进行一次水位检测，当水位低于下限水位时将通过PC口输入信号并由8255A将信号送到单片机，通过单片机来控制水泵工作，同样当水位上升到上限水位时将通过PC口输入信号并由8255A将信号送到单片机，通过单片机的P1.6口来控制停止水泵工作，当处于上下线之间是保持原有状态，并且此设计我还设计故障报警和水质检测，当检测到故障时通过PC口输入信号并由8255A将信号送到单片机，再由单片机的P1.5和P1.7口输出信号到发光二极管，通过二极管和水质有问题时我通过发光二极管来显示，同时停止系统工作。水位显示设计的是动态的，因此在设设计时我要设计一个延时子程序，延时时间2ms，通过延时子程序经过一段时间间隔后，再调用显示子程序。通过这种反复调用来实现LED显示器的动态扫描。 2.2设计思路 每部分电路都有其相应的功能：首先由信号产生部分产生整个电路的输入信号，该信号经过信号处理部分处理后输出其他电路的控制信号，控制其他电路工作：电机控制电路部分接收到由信号处理电路输出的有效控制信号后正常工作驱动电机转动抽水，使水位上升，而水位的变化又直接关系到信号的产生，因此有一个循环的过程，即使水位保持在一定范围内；水位显示电路接收到有效信号后驱动显示器工作使其显示该时刻的水位；水位超限时输出为报警电路的有效控制信号使报警电路工作驱动报警器报警。有“信号产生信号处理电机控制电机信号产生”这个循环就能使水塔具有自动控制水位的能力。