毕业论文基于51单片机控制的水塔自动供水系统设计.doc

摘 要 微型计算机SCMC，简称单片机，又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，可进行简单运算和控制。虽然单片机只有一个芯片，但无论从组成还是从功能上看，它已具备了计算机系统的属性，是一个简单的微型计算机。 单片机以其体积小、功能全、价格优等种种优势充斥着整个市场。现在，单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、导航系统、家用电器等。单片机开发出的各种产品遍布于我们日常生活中的每个角落。 为了加深对单片机智能型控制器的了解，经过综合分析，本次设计最终选取了由51单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，本文对单片机水塔水位控制系统进行了整体设计，完成了单片机水塔水位控制系统硬件接线图和流程图以及单片机内部控制程序设计，并完成了开发板模拟仿真过程。通过此次设计过程，自己在分析问题、解决问题方面的能力得到了很大程度的提高。 关键词：　 MCS-5单片机水塔水位目 录 引言 3 1、系统设计方案比较 3 2、系统原理框图 4 3、工作原理 4 4、硬件设计 4 4.1 STC89C52RC单片机简介 4 4.2 锁存器(74HC573)简介 5 4.3 ADC0804简介 6 4.4 单片机与继电器及蜂鸣器的接口电路 7 4.5 井中缺水信号检测电路 8 4.6 压力传感器介绍 9 4.7 LCD1602液晶显示屏接线图及其引脚功能图 10 4.8 开关电源部分 10 5、软件设计 12 5.1 程序流程图 12 5.2 程序流程图解析 13 6、实验仿真结果 13 7、结束语 13 致谢 14 附 录 15 附录1 PCB原理图 15 附录2 C程序 16 参考文献 26 基于51单片机控制的水塔自动供水系统 山西综合职业技术学院 李月鹏 引言??? 水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。目前，控制水塔水位方法较多，其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行，使水塔内水位保持恒定，以保证连续正常地供水。实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动，应采用控制水位。首先通过实时检测压，测量水位变化，从而控制电动机，保证水位正常。此，这里给出以公司的单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的检测控制、电机故障检测和报警等功能，在实际仿真实验结果表明该系统具有良好的检测控制功能，强。　　对于液位进行控制的方式有很多，而应用较多的主要有2种，一种是简单的机械控制装置，一种是复杂的控制器控制。两种方式的实现如下： 　　(1)简单的机械式控制方式。其常用形式有浮标式、电极式等，这种控制形式的优点是结构简单，成本低廉。存在问题是精度不高，不能进行数值显示，另外很容易引起误动作，且只能单独控制，与计算机进行通信较难实现。 　　(2)复杂控制器控制方式。这种控制方式是通过安装在水出口管道上的压力传感器把出口压变成标准工业电信号的模拟信号，经过前置放大、A／D变换成数字信号传送到单片机，经单片机运算和给定参量的比较，进行PID运算，得出调节参量；经由D／A变换给调压变频调速装置输入给定端，控制其输出电压变化，来调节电机转速，以达到控制水箱液位的目的。 　　针对上述2种控制方式，以及设计需达到的性能要求，这里选第二种控制方式，同时考虑到成本需要把PID控制去掉。最终形成的方案是，利用单片机为控制核心，设计一个对水水位进行监控的系统。根据监控对象的特征，要求实时检测水的液位高度，并与开始预设定值做比较，由单片机控制固态继电器的开断进行液位的调整，最终达到液位的预设定值。检测值若高于上限设定值时，要求报警，断开继电器，水泵停止上水；检测值若低于下限设定值，要求报警，开启继电器，控制水泵开始上水。现场实时显示测量值，从而实现对水箱液位的监控。 图1 系统原理框图 3 工作原理 基于单片机实现液位控制器是以芯片为核心，由键盘、显示、AD转换、传感器电源等组成。工作过程如下：水塔液位发生变化时，引起变化，即把变化量转化成电压信号；该信号经过运算放大电路放大后变成幅度为0～5 V标准信号，送入A／D转换器，A／D转换器把模拟信号变成数字信号量，由单片机进行实时数据采集，并进行处理，根据设定要求控制输出，同时显示液位高度。通过键盘设置位限值。该系统控制器特点是直观地显示水位，可任意控制水位高度。 4 硬件设计 液位控制器的硬件主要包括由单片机、传感器(带变送器)、键盘电路、显示电路、A／D转换器和输出控制电路等。 　　　单片机采用公司生产的双列40脚芯片