单片机水箱水位控制系统设计.doc

1、单位代码 0 2 学 号 分 类 号 TH6 密 级 课 程 设 计 说 明 书水箱水位控制系统设计院 （ 系 ） 名 称 机 械 工 程 学 院专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 指 导 教 师2015 年 10 月 27 日黄河科技学院课程设计任务书机械工程 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 12 级 1 班学号 1200000000 姓名 指导教师 题目: 水箱水位控制系统设计 课程: 单片机应用技术 课程设计时间 2015 年 10 月 13 日 至 10 月 27 日 共 2 周课程设计工作内容与基本要求(设计要求、设计任务、工作计划

2、、所需相关资料)（纸张不够可加页）1. 设计要求在高塔的内部我们设计一个简易的水位探测传感器用来探测三个水位，即低水位，正常水位，高水位。低水位时送给单片机一个高电平，驱动水泵加水，红灯亮；正常范围的水位时，水泵加水，绿灯亮；高水位时，水泵不加水，黄灯亮。2. 设计任务与要求（完成后需提交的文件和图表等）1系统硬件电路设计根据该系统设计的功能要求选择所用元器件，设计硬件电路。要求用Proteus 绘制整个系统电路原理图。2软件设计根据该系统设计的功能要求进行软件设计，要求用 VISIO 软件绘制整个系统及各部分的软件流程图。并根据流程图编写程序并汇编调试通过。列出软件清单，软件清单要加以注释。

3、3Proteus 仿真用 Proteus 对系统软硬件进行仿真调试通过。4软硬件实际调试5编写设计说明书一份，内容包括任务书、设计方案分析、硬件设计部分要绘制整个系统电路原理图，对各部分电路设计原理做出说明。软件设计部分要绘制整个系统及各部分的软件流程图，并列出软件清单，软件清单要求加注释，并在各功能块前加程序功能注释。调试结果整理分析及设计调试的心得体会。3工作计划（进程安排） 第 1 周基本完成软、硬件的设计（分散在教学过程中完成）。第二周 2 天绘制所要求的图纸，完成软、硬件的调试；2 天完成设计说明书；1.5 天答辩或验收，评定成绩。6主要参考资料单片机课程设计指导书 皮大能 北京理工

4、大学出版社 2010.78051 单片机实践与应用 吴金戎 清华大学出版社 2003.8单片机技术基础教程与实践夏路易 电子工业出版社 2008.1MCS-51 单片机原理接口及应用 王质朴 北京理工大学出版 2009.11基于 Proteus 的单片机系统设计与仿真实例 蒋辉平 机械工业出版社 2009.7系主任审批意见：审批人签名：日 期： 摘 要我们可以采用单片机系统实现了水塔水位的自动控制，设计出一种低成本、高使用价值的水塔水位控制器。该系统具有水位检测，低水位高水位报警以及自动加水等功能。本设计过程中主要采用传感技术、单片机技术、光报警技术以及弱电控制强电技术。检测系统采用铜针探测结

5、构简单、制造成本低、灵敏度高。并采用 AT89C2051 单片机系统控制整个电路的信号处理以及采用光电耦合和继电器来实现弱电控制强电从而实现加水系统的自动控制。该系统可以完成光报警，水位自动检测，上水停水等工作。并能有效保证液面高度始终处于较理想范围，该系统制造成本低、结构简单、感应度高、绿色环保。可用于各种液体的储存。关键词:单片机，自动检测，自动控制AbstractWe can use micro-controller system using cooling towers to achieve the level of automation, design a low cost and

6、high practical value of the water tower water level controller. The system has the water level detection, low water high water level alarm and automatic functions such as adding water. The design process mainly uses the sensor technology, single chip technology, optical technology and the weak contr

7、ol the strong police power technology. Detection system using simple system for detection of copper needles, resulting in the low and high sensitivity.AT89C2051 SCM system control by using the circuit of signal processing and the use of optical coupling and weak control relays to achieve strong powe

8、r to realize automatic control of water systems. It can automatically detect the water level, light alarm, all the work without water cycle, to ensure better surface height is always within the context of its structure simple, low cost high sensitivity, significant energy is used in various kind of

9、ideal equipment for high-level liquid storage.Key words: SCM, Automatic monitoring, Circuit Control黄河科技学院单片机课程设计 第 0 页目录1 课程设计系统概述.21.1 系统原理.21.2 系统结构图.21.3 控制方案说明. .31.4 系统组成及原理.32 硬件设计.42.1 单片机最小系统电路设计.52.2 水位检测传感器的选用.62.3 稳压电路的设计.72.4 光报警电路的设计.82.5 继电器控制水泵加水电路.93 软件设计.93.1 系统总原理图.103.2 系统总程序如下.11

10、4 总结.11致谢.11参考文献.12附录.13黄河科技学院单片机课程设计 第 1 页1 课程设计系统概述1.1 系统原理当水位处于低水位的时候，传感器的低水位探测线没被+5V 的电源导通进入稳压电路经过处理在稳压电路的输出端有一个高电平，送入单片机的 P1.0 口，另一个稳压电路输出的高电平进入单片机的 P1.1 口单片机经过分析，在 P1.2口输出一低电平，驱动红灯亮，P1.5 出来一个信号使光电耦合器 GDOUHE 导通，这样继电器闭合，使水泵加水；当水位处于正常范围内时，水泵加水，在P1.3 引脚出来一个低电平，使绿灯亮；当水位在高水位区时，传感器的两根探测线均被导通，均被+5V 的电

11、源导通，送入单片机，单片机经过分析，在 P1.4引脚出来一个低电平，使黄灯亮，在 P1.5 端出来一个低电平不能使光电耦合器导通，这样继电器不能闭合，水泵不能加水；当三灯闪烁表示系统出现故障。1.2 系统结构图系统结构图如图 1.2 所示：电源电路水塔模型水箱水泵加水系统显示系统水位检测传感器稳压电路单片机A T 8 9 C 2 0 5 1图 1.2 系统结构图黄河科技学院单片机课程设计 第 2 页采用单片机 AT89C2051 作为我们的控制芯片，主要工作过程是当高塔中的水在低水位时，水位探测传感器送给单片机一个高电平，然后单片机驱动水泵加水和显示系统使红灯变亮；当水位在正常范围内时，水泵加

12、水，绿灯亮；当水位在高水位时，单片机不能驱动水泵加水，黄灯亮。1.3 控制方案说明这个方案中使用了单片机处理，单片机技术是信息时代用于精密测量的一种新技术。此系统使用过程中采用稳压电路能够准确地把输入的电平送给单片机不会产生误判的情况，由于 AT89C2051 单片机有四端口，20 引脚能够非常方便地设计显示系统。1.4 系统组成及原理本系统由电源电路、水位探测传感电路、稳压电路、单片机系统、光报警显示电路、继电器控制水泵加水电路、以及高塔模型组成。主电气原理图如图1.4 所示：图 1.4 主电气原理图工作原理：当水位处于低水位的时候，传感器的低水位探测线没被+5V 的黄河科技学院单片机课程设

13、计 第 3 页电源导通进入稳压电路经过处理在稳压电路的输出端有一个高电平，送入单片机的 P1.0 口，另一个稳压电路输出的高电平进入单片机的 P1.1 口单片机经过分析，在 P1.2 口输出一低电平，驱动红灯亮， P1.5 出来一个信号使光电耦合器GDOUHE 导通，这样继电器闭合，使水泵加水；当水位处于正常范围内时，水泵加水，在 P1.3 引脚出来一个低电平，使绿灯亮；当水位在高水位区时，传感器的两根探测线均被导通，均被+5V 的电源导通，送入单片机，单片机经过分析，在 P1.4 引脚出来一个低电平，使黄灯亮，在 P1.5 端出来一个低电平不能使光电耦合器导通，这样继电器不能闭合，水泵不能加水；当三灯闪烁表示系统出现故障。