水塔水箱水位自动控制器的设计Word文档格式.docx

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第一部分

任

务

书

毕业设计任务书

系部

电子信息工程系

指导老师

职称

学生姓名

班级

学号

设计题目

水塔水箱水位自动控制器

设计

内容

目标

和

要求

一、毕业设计内容和目标：

二、毕业设计论文要求：

（1）收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料；

（2）完成本毕业设计方案的设计；

（3）完成本毕业设计电路原理图设计；

（4）完成本毕业设计程序流程图和汇编语言源程序设计；

（5）根据本毕业设计的设计、编程、工作过程，形成符合学校规定的毕业设计书面文档。

教研室

审核

系部

第二部分

开

题

报

告

扬州工业职业技术学院电子信息工程系10届

毕业设计（论文）开题报告书（表1）

专业

机电一体化

0701机电技术

题目

指导教师

学位

题目类别

□工程设计□基础研究□应用研究□其它

【】

【前言】

近几十年来，自动控制技术迅猛发展，在工农业生产运输，国防建设和航空，航天事业等领域中获得广泛的应用。

随着生产和科学技术的发展，自动控制技术至今已渗透到各种科学领域，成为促进当今生产发展和科学技术进步的重要因素。

比如在生活方面的温度调节、湿度调节、自动洗衣机、自动售货机、自动电梯、空气调节器、电冰箱、自动路灯、自动门、保安系统等。

在工业方面主要分为两大类：

一类是气体、液体、粉体、石油化工制药、轻工食品、建材等行业。

需要对温度、压力、物位、流量、成分等参数进行控制。

另一类是对已成型材料的进一步加工或者对多种已成型材料的装配，主要控制位移、速度、角度等参数这些都需要应用自动控制学科的知识。

【】

单片机正是由于它单芯片的结构形式与所采用的半导体工艺，使其在速度、功耗、成本上和多芯片系统相比具有较大的优势。

它侧重的是增强对测控对象的控制功能，提高工业环境下的可靠性，构成灵活、方便的应用计算机系统的界面接口。

其主要特点归纳起来有五点：

（1）性价比高；

（2）集成度高，可靠性好；

（3）功能完善，接口多样；

（4）低功耗、低电压；

（5）总线多样，易于扩展。

水塔水箱水位控制器主要完成的功能是对水塔水位控制，完成其供水的作用。

此控制器主要是在水塔无人值班的情况下工作，所以它必须能自动对水塔水位进行采样对水位输入信号进行分析，于己设置号的水位参数尽心比较，控制电机水泵的开启、停机实现水位的调节。

系统中要求配置两台电机以一备（B电动机）一用（A电动机），当工作电机在污水时被启动，在规定的时间内若无法启动时；

自动切除工作电机，选用第二台电机工作，并发出声光报警。

又会实现发生特殊情况时要强行启动或关闭电机。

系统还要求配置低水位，中水位，高水位灯光显示；

电动机运行灯光显示来表示水塔的水位状态和电动机的运行情况。

【进度安排】

【参考文献】

[1]黄仁欣.单片机原理及应用技术.清华大学出版社.2005

[2]李广弟.单片机基础.北京航天大学出版社.2001

[3]胡文金.单片机应用技术实训教程.重庆大学出版社.2005

[4]刘文涛.单片机开发实例.清华大学出版社.2005

[5]王义方.微型计算机原理及应用.机械工业出版社.1997

[6]王治刚.单片机应用技术与实训.清华大学出版社.2004

[7]张毅坤.单片微型计算机原理及应用.西安电子科技大学出版社.1998

[8]任为民.电子技术基础课程设计.中央广播电视大学出版社.1997

【指导教师意见】

（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）

□同意提交开题论证□修改后提交□不同意提交（请说明理由）

指导教师签章：

年月日

【系部意见】

□同意指导教师意见□不同意指导教师意见（请说明理由）□其它（请说明）

系（部）主任签章：

年月日

第三部分

毕

业

设

计

正

文

[摘要]大型水塔水箱是很多公司生产过程中必不可少的部件，它的性能和工作质量的优良不仅仅对生产有着巨大的影响，而且也关系着生产的安全。

在过去，大量的对水箱操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控水箱的环境，夜间的监控等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监则器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。

所以，对水箱控制，如果能够使用精密的而且完全会严格按照生产规定运行的自动化系统，可以最大限度的避免事故的几率，同时也能节省资源并能有效提高生产的效率。

本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以单片机为核心控制水箱的水位，并实现了报警和手动、自动切换功能。

该系统操作方便、性能良好，比较符合电厂生产用水系统控制的需要。

【关键词】单片机水位控制报警

NingZhiwei

0701TheTechnologyofMechanical&

Electrical

Keywords：

第一章引言

水塔水箱水位控制系统是我国广泛应用的供水系统，传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点，而自动控制的原理，一句用水量的变化自动调节协同的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，从而提高了供水系统的质量。

而且成本低，安装方便，经过多次的实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。

该系统采用单片机实现了水塔水位的自动控制，设计出一种成本低、高实用价值的水塔水位控制器。

它能自动完成上水停水的全部循环，保证液面高度处于较理想的范围内，它结构简单，制造成本低，灵敏度高，节约能源显著，适用于各种高层液体储存的理想设备。

不论社会经济如何飞速，水在人们正常生活和生产中起着重要的作用。

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，从而对供水系统提出了更高的要求，满足及时、准确、安全充足的供水。

如果仍然使用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，由此必须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成本低、高实用价值的控制器。

单片机，一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分，它的诞生使众多自动化控制系统得以实现。

单片机以它功能强大，设计简单，制造廉价，支持指令集较多。

所以应用到众多系统开发中。

因此，基于单片机的水塔水箱水位控制器研究有着重要的意义。

第二章单片机水塔水箱水位控制器的原理

2.1单片机概述

单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer,SCM）简称单片机，是把微型计算机的基本功能部件（中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时/计数器以及I/O接口等）集成在一块芯片上的一种微型计算机。

随着SCM在架构上的不断发展，新一代单片机不断涌现，这些单片机的控制功能被不断扩充，许多外围功能部件被内装化，如A/D、PWM、WDT等，所以已不能用SCM来准确表达其内涵了。

目前国际上统一称单片机为MCU。

在国内，因单片机一词已约定俗成而继续沿用，但其内涵应该对应MCU。

由于单片机主要是面向控制的，因此又称其为微控制器。

2.1.1单片机的发展概况

单片机的诞生是计算机发展史上一个重要的里程碑，标志着计算机在控制领域形成了一个独立的分支——嵌入式系统，从此计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支齐头并进的时代。

从其诞生至今的30年，单片机已发展形成上百种系列的近千机种。

以领跑的Inter公司MCS系列单片机为主线来看，单片机的发展大致经历了以下几个阶段：

1976-1979年为单片机的探索阶段。

1976年Inter公司推出MCS-48系列单片机，将CPU和计算机基本功能部件集成到一个芯片上，SCM一词即由此而来。

第一代8位通用单片机的诞生，开创了嵌入式系统与通用计算机完全不同的独立发展道路，表明Inter在工控领域的创新探索获得成功。

1979-1982年为单片机完善阶段。

1980年Intel公司在MCS-48基础上推出了MCD-51系列高性能8位单片机，开始配备串行通信接口（UART），并奠定了典型的通用总线型的单片机架构。

单片机发展到了一个全新阶段，应用领域更加广泛。

1982-1990年为16位单片机更进一步发展阶段。

1983年Inter公司推出了MCS-96系列单片机，将A\D、PWM、WDT等用于测控系统的部件内装在芯片中，体现了单片机的微控制器特征。

嵌入式计算机系统走上了单芯片化发展道路。

1989年以来为控制器的全面发展阶段，单片机正朝着高性能和多品种的方向发展。

一方面，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位、16位、32位通用型单片机。

1989年Inter公司推出的i80860，采用0.8µ

m核心技术，晶体管数量为255万个，一度是世界上最快的超级单片机（RISC处理器）。

另一方面，出现了小型廉价的专用型单片机。

随着超大规模集成电路（VLSI）工艺技术发展，有可能把所需的外围电路全部装入单片机内，这种芯片称为系统级芯片。

专用单片机的发展呈SoC化趋势是目前单片机的发展热点之一。

2.1.280C51系列单片机

此后，引领单片机发展的Inter公司忙着开发其个人计算机微处理器，将其80C51内核使用权转让给Atmel、Philips、NEC、SST、Winbond等著名IC制造商。

众多IC制造商竞相研制和开发与80C51单片机兼容的各具增强特色的单片机，如Atmel公司的89C51和89S51、Philip公司的P89C51、Winbond公司的W78E51B以及Hyundai公司的GMS97C51等。

单片机园地里品种异彩纷呈，争奇斗艳。

80C51变成有众多IC制造商支持并开发出上百个机种的大家族，先统一称其为新一代的80C51。

2.2水塔水箱给水设备原理

水箱给水设备系统由两台给水泵机组、水箱和三只浮球开关组成，其系统结构如图2-1：

图2-1水塔水箱给水控制器结构图

其中M1、M2为给水泵机组，LG、LD、LDD分别为水位高、水位低、水位低低浮球开关，当水位高（大于90开度）时，LG闭合，当水位低（小于75开度）时，LD闭合，当水位低低（小于50开度）时，LDD闭合。

2.380C51单片机控制系统原理

2.3.180C51单片机控制部分结构说明

本系统采用的单片机引脚具体控制如下：

P1口和P3口为输入输出检则信号和控制信号。

下面是芯片引脚具体分配：

P1.0：

水位低低输入信号。

（低0，高1）

P1.1：

水位低输入信号。

P1.2：

水位高输入信号。

（高1，低0）

P1.3：

手动与自动转换输入信号。

（手动1，自动0）

P1.4：

M1起动KM1控制输出信号。

P1.5：

M2起动KM1控制输出信号。

P1.6：

M1开关状态输入信号。

（开0，关1）

P1.7：

M2开关状态输入信号。

P3.0：

水位低低报警输出信号。

P3.1：

水位低报警输出信号。

P3.2：

水位高报警输出信号。

P3.4：

手动起动M1输入信号，低电频有效