水塔水位控制系统课程设计报告Word文档下载推荐.docx
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一、课程设计题目水塔水位控制系统
二、课程设计容：
1、硬件设计
（1）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输出经反相器后接光电耦合器，通过继电器控制水泵工作，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电级置于水位10CM处，接5V电源的正极，B级置于水位15CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.0口，C电级置于水位的20CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.1口。
（3）设计一个单片机至水泵的控制电路。
要求单片机与水泵之间用反相器、光电耦合器和继电器控制，计算出LED限流电阻，接好继电器的续流二极管。
2、软件设计
（1）根据功能要求画出控制程序流程图。
（2）根据控制程序流程图编写80C51汇编语言或C51程序。
三、功能要求：
1、水塔水位下降至下限水位时，启动水泵,水塔水位上升至上限水位则关闭水泵。
2、水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。
3、供水系统出现故障时，自动报警。
四、调试
1、在Kerl-uvision上单步调试，观察累加器寄存器存储器的运行之间是否正常。
2、将程序下载到仿真仪上，进行模拟仿真，检查程序工作是否正常。
撰搞人
教研室主任
院长
签名
日期
2010.10.6
3、将模拟水塔、传感器、控制电路和水泵联成一个完整的系统，进行整机调试，观察系统工作是否正常。
摘要
供水是一个关系国计民生的重要产业。
近年来随着科技的飞速发展，自动控制水位已经成为了这个领域的发展方向。
本水塔水位控制系统是以80C51单片机为核心设计的系统，首先单片机循环采集传感器的信号并经过处理，然后再发出相应的控制信号，信号经过NPN三极管放大，以及光电耦合，最后使继电器吸合，达到弱电控制强电的效果，让电机运转或停止。
同时，在出现故障时，单片机产生报警信号，控制LED灯的闪烁和蜂鸣器的启动。
关键词：
上限下限报警
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容，加深巩固所学知识，同时对所学容进行扩展，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、课程设计的要求
1、水塔水位下降至下限水位时，启动水泵上水。
2、水塔水位上升至上限水位时，关闭水泵。
3、水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。
4、供水系统出现故障时，自动报警。
三、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
四、课程设计的容
1、水塔水位控制原理
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；
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
电机运转
1
维持原状
故障报警
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，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
图3软件流程图
源代码：
见附录
五、课程设计心得体会
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。
六、参考文献
[1]全利.单片机原理及接口技术.：
高等教育，2009.
[2]盛珣华，润梅.计算机控制系统.：
清华大学，交通大学，2007.
附录：
源代码
#include<
reg52.h>
sbitb=P1^0;
sbitc=P1^1;
sbitd=P1^2;
sbitled=P1^3;
sbitfly=P1^4;
voiddelay（void）//误差0us
{
unsignedchara,b,c;
for（c=167;
c>
0;
c--）
for（b=171;
b>
b--）
for（a=16;
a>
a--）;
}
voidmain（）
while
（1）
P1=0xfc;
if（c==0）
d=0;
if（c==1）
led=0;
fly=0;
if（b==1&
&
c==1）
{
d=1;
led=1;
fly=1;
}
delay（）;
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