標(biāo)題: 單片機(jī)水位自動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告下載 [打印本頁(yè)]
作者: LKZ9527 時(shí)間: 2018-6-26 12:31
標(biāo)題: 單片機(jī)水位自動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告下載
電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告
設(shè)計(jì)題目：水位自動(dòng)控制
專業(yè)： 電機(jī)與電器
班級(jí)：101 班
學(xué)號(hào)：
姓名：
指導(dǎo)教師：
微控制器技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)題目： 水位自動(dòng)控制 7
設(shè)計(jì)任務(wù)：
在Proteus中畫(huà)出原理圖或使用實(shí)物，編制程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：
1、使用LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前水位；
2、使用按鍵模擬水位開(kāi)關(guān)；
3、可以設(shè)定水位上、下限，到達(dá)或超過(guò)溫度上限時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；到達(dá)或超過(guò)溫度下限時(shí)，電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。
背景資料：1、單片機(jī)原理與應(yīng)用
2、檢測(cè)技術(shù)
3、計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)
進(jìn)度安排：
1、第一天，領(lǐng)取題目，熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容，分解設(shè)計(jì)步驟和任務(wù)；
2、第2-3天，規(guī)劃設(shè)計(jì)軟硬件，編制程序流程、繪制硬件電路。
3、第4-6天，動(dòng)手制作硬件電路，或編寫(xiě)軟件，并調(diào)試。
4、第7天，中期檢查。
5、第9-10天，完善為完成內(nèi)容，書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。
6、第11天，提交設(shè)計(jì)報(bào)告，整理設(shè)計(jì)實(shí)物，等待答辯。
7、第12天，設(shè)計(jì)答辯。
題目：水位自動(dòng)控制
一、設(shè)計(jì)目的
1、掌握51單片機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)及工作原理。
2、熟悉關(guān)于51單片機(jī)系列的程序編寫(xiě)，并學(xué)會(huì)基本程序的設(shè)計(jì)。
3、了解51系列單片機(jī)的有關(guān)控制系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。
4、學(xué)會(huì)將理論賦予實(shí)踐，逐步掌握運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的方法。
二、設(shè)計(jì)要求
在Proteus中畫(huà)出原理圖或使用實(shí)物，編制程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：
1、使用LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前水位；
2、使用按鍵模擬水位開(kāi)關(guān)；
3、可以設(shè)定水位上、下限，到達(dá)或超過(guò)水位上限時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；到達(dá)或超過(guò)水位下限時(shí)，電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。
4、設(shè)置聲光報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)水位過(guò)低或滿水位時(shí)，相應(yīng)報(bào)警指示燈閃爍，并發(fā)出報(bào)警聲。
三、方案設(shè)計(jì)與論證
水位檢測(cè)電路可以通過(guò)兩個(gè) 51 單片機(jī)的管腳來(lái)感知水位的變化，產(chǎn)生不同的邏輯組合來(lái)控制是否進(jìn)水或是停止進(jìn)水。輸出端可由一個(gè)端口來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而控制水泵的工作。
方案一:設(shè)計(jì)采用 ADC0808 芯片。用 LED 燈來(lái)顯示水位的高低。ADC0808 有 8 路模擬量的輸入端口，本次設(shè)計(jì)只要用其中一個(gè)。通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量作用于單片機(jī)，進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。采用可調(diào)電阻器來(lái)控制模擬電信號(hào)的輸入。通過(guò)對(duì)電阻器的調(diào)節(jié)來(lái)模擬輸入量的變化。通過(guò)對(duì)比數(shù)字量來(lái)進(jìn)行進(jìn)行判斷水位的高低。進(jìn)而通過(guò)輸出口對(duì)電機(jī)進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。
方案二：本方案采用555電路進(jìn)行控制，即當(dāng)水位探測(cè)傳感器探測(cè)到低水位時(shí)送一個(gè)低于1/3VCC的低電平給NE555芯片,555的輸出即為高電平驅(qū)動(dòng)水泵加水;當(dāng)在正常的水位時(shí)候,送給NE555為1/3VCC----2/3VCC的電平,即保持前一個(gè)水泵不加水的狀態(tài);當(dāng)水位居于高水位時(shí),給NE555電路一個(gè)高電平,這時(shí)NE555輸出電平翻轉(zhuǎn)為低電平,不能驅(qū)動(dòng)水泵,水泵停止加水。
方案三：本方案采用單片機(jī)AT89C51作為我們的控制芯片,主要工作過(guò)程是當(dāng)高塔中的水在低水位時(shí),水位探測(cè)傳感器送給單片機(jī)一個(gè)高電平,然后單片機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵加水和顯示系統(tǒng)使紅燈閃爍;當(dāng)水位在正常范圍內(nèi)時(shí),水泵加水;當(dāng)水位在高水位時(shí),單片機(jī)不能驅(qū)動(dòng)水泵加水,黃燈閃爍。
本課程設(shè)計(jì)采用方案三，這個(gè)方案中使用了單片機(jī)處理，單片機(jī)技術(shù)是信息時(shí)代用于精密測(cè)量的一種新技術(shù)。此系統(tǒng)使用過(guò)程中采用穩(wěn)壓電路能夠準(zhǔn)確地把輸入的電平送給單片機(jī)不會(huì)產(chǎn)生誤判的情況,由于AT89C51單片機(jī)有四端口，20引腳能夠非常方便地設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)。
四、設(shè)計(jì)原理和電路圖如下
1、系統(tǒng)原理
當(dāng)水位處于低水位的時(shí)候，傳感器的低水位探測(cè)器沒(méi)被+5V的電源導(dǎo)通進(jìn)入穩(wěn)壓電路，經(jīng)過(guò)處理在穩(wěn)壓電路的輸出端有一個(gè)高電平，送入單片機(jī)的P1.7口，輸出的高電平進(jìn)入單片機(jī)的P1口單片機(jī)經(jīng)過(guò)分析，在P3.2口輸出一低電平，驅(qū)動(dòng)紅燈閃爍，同時(shí)在P3.1口輸出一低電平，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警；P3.0出來(lái)一個(gè)信號(hào)使三極管導(dǎo)通，使水泵加水；當(dāng)水位處于正常范圍內(nèi)時(shí)，水泵加水，在P3.2引腳出來(lái)一個(gè)低電平，使紅燈滅；當(dāng)水位在高水位區(qū)時(shí)，傳感器的低水位探測(cè)線被導(dǎo)通，經(jīng)過(guò)處理在穩(wěn)壓電路的輸出端有一個(gè)高電平，送入單片機(jī)的P1.0口，單片機(jī)經(jīng)過(guò)分析，在P3.3引腳出來(lái)一個(gè)低電平，使黃燈亮，在P3.1口輸出一低電平，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警；P3.0輸出一個(gè)信號(hào)使三極管導(dǎo)通，使水泵停止加水。
2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
采用單片機(jī)AT89C51作為我們的控制芯片,主要工作過(guò)程是當(dāng)高塔中的水在低水位時(shí),水位探測(cè)傳感器送給單片機(jī)一個(gè)高電平,然后單片機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵加水和顯示系統(tǒng)使紅燈閃爍，同時(shí)報(bào)警;當(dāng)水位在正常范圍內(nèi)時(shí),水泵加水 ,當(dāng)水位在高水位時(shí),單片機(jī)不能驅(qū)動(dòng)水泵加水,黃燈閃爍，同時(shí)報(bào)警。
3、水塔水位控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)
水塔水位控制系統(tǒng)的單片機(jī)選用AT89C51芯片，在Proteus 平臺(tái)下進(jìn)行硬件仿真。硬件電路設(shè)計(jì)分為水位檢測(cè)、水位顯示、聲光報(bào)警、電機(jī)控制、振蕩電路和復(fù)位電路幾個(gè)部分。
3.1 水位檢測(cè)電路
本檢測(cè)電路采用DIPSW-8組開(kāi)關(guān)來(lái)做水位監(jiān)測(cè)觸發(fā)。水位檢測(cè)部分是用單片機(jī)P1.0～P1.7 連接的8個(gè)按鈕分別代表低水位，水位1、水位2、水位3、水位4、水位5 ，水位6，和滿水位。水位檢測(cè)電路如圖1 所示
圖2 水位檢測(cè)電路
3.2 水位顯示電路
采用一片LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，由單片機(jī)P0.0～P0.7和P2.0口輸出段碼，進(jìn)行水位顯示數(shù)字0 ～7分別代表低水位、水位1、水位2、水位3、水位4，水位5和水滿時(shí)的水位標(biāo)志。水位顯示電路如圖2 所示
圖3 水位顯示電路
3.3電機(jī)控制電路
加水時(shí)，電機(jī)正常工作。為確保水塔內(nèi)不能沒(méi)有水，所以在設(shè)計(jì)當(dāng)中，當(dāng)?shù)竭_(dá)水位0 的時(shí)候就開(kāi)始供水，電機(jī)工作。
電機(jī)控制部分，采用了三極管放大來(lái)控制電機(jī)的工作，由單片機(jī)P3.0 口進(jìn)行控制。電機(jī)控制電路如圖4 所示。
圖4 電機(jī)控制電路
3.4振蕩電路和復(fù)位電路（見(jiàn)圖6）
圖 5 振蕩電路和復(fù)位電路
3.5聲光報(bào)警電路
本電路采用不同顏色的發(fā)光二極管來(lái)表示不同的水位情況。即紅燈D1亮表示是低水位狀態(tài)，蜂鳴器報(bào)警；黃燈D2發(fā)亮，水泵停止加水，蜂鳴器報(bào)警。原理圖如下圖4-4：
圖6 聲光報(bào)警電路
4 軟件程序設(shè)計(jì)
4.1 系統(tǒng)主程序流程圖
系統(tǒng)主程序的功能主要是完成對(duì)單片機(jī)的初始化，設(shè)置警戒液位的上下限，實(shí)時(shí)顯示液位值以及按鍵掃描等工作。主程序流程圖如圖4-1所示。
圖7 系統(tǒng)主程序流程圖
4.2編寫(xiě)C程序
根據(jù)系統(tǒng)主程序流程圖，在keil C51中編寫(xiě)相應(yīng)程序，并檢索、編譯。查找編寫(xiě)程序中的錯(cuò)誤，并改正，最終得到正確的程序。并生成HEX文件。在仿真調(diào)試時(shí)使用。編寫(xiě)的C程序見(jiàn)附錄2.
五、元件清單
表1 元件清單
六、硬件制作與調(diào)試
根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖與原件清單，設(shè)計(jì)電路圖，在proteus軟件里繪制電路圖，并進(jìn)行仿真調(diào)試檢測(cè)程序及電路圖中的錯(cuò)誤，最終得到正確的電路圖。
調(diào)試成功后電路運(yùn)行情況：?jiǎn)螕舴抡孢\(yùn)行開(kāi)始按鈕
，我們能清楚地觀察到每一個(gè)引腳的電頻變化，紅色代表高電頻，藍(lán)色代表低電頻。按下低水位按鈕時(shí)，在LED 顯示器上顯示“0”， 低水位報(bào)警，低水位報(bào)警指示燈紅燈亮，蜂鳴器響，電機(jī)工作給水塔加水；按下水位1 按鈕時(shí)，，顯示水位為“1 ”， 低水位報(bào)警指示燈紅燈滅，電機(jī)工作給水塔加水；按下水位2 按鈕時(shí)，顯示水位為“2 ”；按下水位3 按鈕時(shí)，顯示水位為“3 ”；按下水位4 按鈕時(shí)，顯示水位為“4”，水塔控制工作正常運(yùn)行；按下水位7 按鈕時(shí)，顯示水位為“7”，高水位報(bào)警，黃燈亮，蜂鳴器響，電機(jī)停止工作。總體電路圖見(jiàn)附錄一。 七、設(shè)計(jì)總結(jié)
該自動(dòng)系統(tǒng)才用自帶存儲(chǔ)空間的8051單片機(jī)芯片，造型袖珍，線路簡(jiǎn)單，運(yùn)行效率高。與外部的聯(lián)系小，減少了外部干擾對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行影響，具有很好的穩(wěn)定性。在內(nèi)部干擾中，由于所有運(yùn)算都有單片機(jī)芯片內(nèi)部自己完成，減少了數(shù)據(jù)傳輸損耗的可能性，對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算傳輸可靠性高。
作為一名電器的大二學(xué)生，在即將就業(yè)之際，通過(guò)做這次課程設(shè)計(jì)是很有意義的。在做這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，我感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計(jì)資料。
其次，在這次課程設(shè)計(jì)中，我們運(yùn)用了以前學(xué)過(guò)的專業(yè)課知識(shí)，如：proteus仿真、C語(yǔ)言、模擬和數(shù)字電路知識(shí)等。雖然過(guò)去我從未獨(dú)立應(yīng)用過(guò)他們，但在學(xué)習(xí)的過(guò)程中帶著問(wèn)題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次課程設(shè)計(jì)的又一收獲。
最后，要做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須做到：在設(shè)計(jì)程序之前，對(duì)所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道該單片機(jī)有哪些資源；要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的軟件流程圖；在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能妄想一次將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，這樣為資料的保留和交流提供了方便；在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題要記錄，以免下次遇到同樣的問(wèn)題。
在這次的課程設(shè)計(jì)中，我真正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常寫(xiě)與讀的過(guò)程中才能提高，這就是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲。
八、參考文獻(xiàn)
[1]陳海宴. 51單片機(jī)原理及其應(yīng)用. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2010.3
[2]何希才. 傳感器及其應(yīng)用實(shí)例. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004.9
[3]李廣弟. 單片機(jī)基礎(chǔ). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2007.6
[4]周瀾景. 基于proteus電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真. 北京：北京航空航天大學(xué)出版
社 2006.5
[5]童詩(shī)白. 數(shù)字電子技術(shù). 北京：高等教育出版社,2001.6
附錄1 總體電路
- #include<reg51.h>
- #define uint unsigned int
- #define uchar unsigned char
- uchar code shuzu[]=
- {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,
- 0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80};
- uint n,m;
- //*******延時(shí)程序************
- void delay()
- {
- uint i,j;
- for(i=0;i<12;i++)
- for(j=0;j<120;j++);
- }
- sbit k7=P1^7;
- sbit k6=P1^6;
- sbit k5=P1^5;
- sbit k4=P1^4;
- sbit k3=P1^3;
- sbit k2=P1^2;
- sbit k1=P1^1;
- sbit k0=P1^0;
- sbit dj=P3^0;
- sbit fmq=P3^1;
- sbit led1=P3^2;
- sbit led2=P3^3;
- //**********主程序***********
- void main()
- {
- led1=0;
- led2=0;
- while(1)
- {
- if(k6==1)
- dj=1;
- if(k7==0)
- n=0;
- if(k6==0)
- n=1;
- if(k5==0)
- n=2;
- if(k4==0)
- n=3;
- if(k3==0)
- n=4;
- if(k2==0)
- n=5;
- if(k1==0)
- n=6;
- if(k0==0)
- {
- n=7;dj=0;
- }
- P0=shuzu[n];
- if(k7==1)
- for(m=0;m<10;m++)
- {
- delay();
- fmq=~fmq;
- led1=~led1;
- }
- if(k0==0)
- for(m=0;m<10;m++)
- {
- delay();
- fmq=~fmq;
- led2=~led2;
- }
- }
- }
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單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--水位自動(dòng)控制.doc
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作者: iuiy 時(shí)間: 2019-5-23 15:51
有沒(méi)有仿真和程序附件
作者: 。。123 時(shí)間: 2019-11-29 01:57
感謝感謝，還沒(méi)試程序，但是可以照著給的電路自己會(huì)畫(huà)。
作者: 新學(xué)者1 時(shí)間: 2020-6-13 10:29
弄完了，十分感謝
作者: MCS-51D 時(shí)間: 2020-6-14 20:14
可以運(yùn)行嗎？
作者: mDyalns 時(shí)間: 2020-6-15 12:28
我想問(wèn)下，你這個(gè)51單片機(jī)封裝的時(shí)候還是用的常見(jiàn)的那種封裝嗎，封裝和原理圖腳位不對(duì)的話，PCB連線的時(shí)候咋感覺(jué)會(huì)復(fù)雜點(diǎn)。 總而言之，就是封裝是畫(huà)成和原理圖一樣了嗎
作者: mDyalns 時(shí)間: 2020-6-16 08:20
他這個(gè)LED數(shù)碼管怎么畫(huà)
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