【正文】 language is the use of a wide range of C language, structure clarity, to achieve the system control effect is good. Experimental results show that the system has good detection control function, portability and scalability.. The water level control system based on MCU is convenient, reduce staff workload and improve the overall efficiency. Key Words： Control tower 。 該基于單片機(jī)的水塔水位控制系統(tǒng)方便，降低工作人員的工作量提高了整體的效率。首先通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)測(cè)量水位變化，從而控制電動(dòng)機(jī)，保證水位正常。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 在當(dāng)今社會(huì)，水塔水位控制系統(tǒng)在我們的各個(gè)行業(yè)中占有很重大的作用，在大型養(yǎng)殖場(chǎng)中為家畜提供飲用水，沖洗養(yǎng)殖圈；在工業(yè)生產(chǎn)中通過(guò)水塔控制系統(tǒng)來(lái)排放污水。因此，這里給出以 STC 公司的 STC89C52 單片機(jī)為核心器件的水塔水位檢測(cè)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)水位的檢測(cè)控制、處理等功能，并在 Proteus 軟件環(huán)境下實(shí)際仿真。 關(guān)鍵詞 ：水塔控制；單片機(jī) STC89C52； Proteus 軟件； C 語(yǔ)言 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II Abstract In today39。Single chip STC89C52。水位控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，自動(dòng)檢測(cè)水位的檢測(cè)系統(tǒng)能根據(jù)水位變化的情況自動(dòng)調(diào)節(jié)。 80 年代以來(lái)，中國(guó)已經(jīng)制定了物位測(cè)量技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)遙測(cè)。單片機(jī)的特點(diǎn)是體積小、集成度高、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好，開(kāi)發(fā)較為容易。特別是當(dāng)前用CMOS 工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強(qiáng)、能滿足一些 特殊要求的應(yīng)用場(chǎng)合，更加擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促使單片機(jī)性能的發(fā)展。更重要的意義是單片機(jī)的應(yīng)用改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法。因此，這里給出以 STC89C52 單片機(jī)為核心器件的水塔水位檢測(cè)控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn) 水塔 水位檢測(cè) 、數(shù)碼管顯示當(dāng)前水位功能以及蜂鳴器鳴笛 報(bào)警 ，實(shí)現(xiàn)水位 過(guò)滿 報(bào)警 、水位過(guò)低和正常 警戒水位處理 的系統(tǒng)要求 。至到檢測(cè)到水滿傳 系統(tǒng)基本方案選擇 此設(shè)計(jì)系統(tǒng)也可以采用多種方式設(shè)計(jì)，能采用液罐液壓檢測(cè)的方式來(lái)做，這樣在不同的水位時(shí)因?yàn)橛胁煌膲毫χ担晕覀兛梢愿鶕?jù)不同的壓力值來(lái)確定到底水位在某個(gè)狀態(tài)，但是這樣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念用處比較狹窄，因?yàn)檫@樣的設(shè)計(jì)理念的前提必須是一個(gè)液壓的封閉系統(tǒng)，這樣才能有精確的壓力值傳送，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 主電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的總體框圖主要由主控芯片基本電路，時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，水位檢測(cè)電路，水位顯示，水泵驅(qū)動(dòng)，水泵工作顯示電路組成。并且管時(shí)鐘電路 水位顯示 主控制芯片 STC89C52 復(fù)位電路 水泵工作提示 水泵驅(qū)動(dòng) 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 腳完全兼容，性能更好，驅(qū)動(dòng)力更強(qiáng)，功耗更低，價(jià)格也比傳統(tǒng)的 89 系列低。 （ 3） .工作頻率范圍為： 040MHZ,相當(dāng)是普通 8051 的 080MHZ，實(shí)際工作頻率可達(dá)到48MHZ。 （ 6） .ISP 和 IAP，無(wú)需專用編程器和仿真器可通過(guò)串口（ ）下載用戶程序，如果 8K 程序 3 秒則可完成一片。 圖 STC89C52 的引腳說(shuō)明圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 芯片下載程序 對(duì)于 STC89C52 的單片機(jī)而言，程序不需要專門(mén)的編程器或者仿真器去下載程序，而只是使用串口通訊的兩個(gè)引腳就可以把程序燒寫(xiě)到程序里，十分方便簡(jiǎn)潔，并且有相關(guān)配套的官方軟件，使用起來(lái)也十分方便。這些電路的接口很簡(jiǎn)單，便宜且容易使用，并用途廣泛。當(dāng) Vcc2Vcc1+ 時(shí)，由 Vcc2 向 DS1302 供電，當(dāng) Vcc2 Vcc1 時(shí)，由 Vcc1 向 DS1302 供電。 方案 2： 用 LCD 液晶進(jìn)行顯示。 電源方案的選擇 方案 1： 采用 5V 蓄電池為系統(tǒng)供電。 方案 2： 采用 3 節(jié) V 干電池共 做電源，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)工作時(shí)，單片機(jī)、傳感器的工作電壓穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要求，但不環(huán)保。在正常情況下，水位應(yīng)在虛線范圍內(nèi)進(jìn)行控制。因此 b、 c 兩端的電壓都為 +5V，即為“ 1”狀態(tài)。在系統(tǒng)上電的一瞬間單片機(jī)上電復(fù)位，原理是利用電容兩端的電壓不能突變，在一上電的瞬間電容好比短路，所以加在第九腳 RST 的電平是高電平，雖然時(shí)間很短，但是足以讓單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位。 蜂鳴器報(bào)警電路原理 圖 蜂鳴器報(bào)警功能電路 蜂鳴器報(bào)警功能電路使用的是三極管 8550 驅(qū)動(dòng)，三極管 8550 是 PNP 三極管，射極接電源 +5V,基極通過(guò)一個(gè)電阻連接到 口，集電極接蜂鳴器，當(dāng) 為高電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器沒(méi)有不響，當(dāng) 為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出響聲。當(dāng)按鍵按下時(shí)，因?yàn)殡娐穼?dǎo)通，有電流流過(guò)，和單片機(jī)引腳接觸的那一端接地，所以是低電平。在手動(dòng)抽水或自動(dòng)抽水的過(guò)程中，如需要停止加水 時(shí)，按下停止加水鍵，水泵停止加水。 C 語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，易于組織程序的方式，而且很容易調(diào)試和維護(hù)。它可以在系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)中使用，并且它也適合于應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。 C 語(yǔ)言的特點(diǎn) （ 1）簡(jiǎn)潔、靈活方便 :C 語(yǔ)言只有 32 個(gè)關(guān)鍵字 ,9 種控制語(yǔ)句，程序書(shū)寫(xiě)自由，主要表現(xiàn)為小寫(xiě)字母。 C 語(yǔ)言把括號(hào)、賦值、強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換等都作為運(yùn)算符處理。并引入了指針的概念 ,使程序的效率大大提高。 C 語(yǔ)言是以函數(shù)形式提供給用戶的 ,這些函數(shù)可方便的調(diào)用 ,并具有多種循環(huán)、條件語(yǔ)句控制程序流向 ,從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 （ 7） C 語(yǔ)言適用范圍大，可移植性好 :C 語(yǔ)言有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)就是適合于多種操作系統(tǒng)。 （ 4）源程序中可以有預(yù)處理命令 (include 命令僅為其中的一種 )，預(yù)處理命令通常應(yīng)放在源文件或源程序的最前面。若已有明顯的間隔符，也可不再加空格來(lái)間隔。在編寫(xiě)程序時(shí)，采取如下幾個(gè)步驟： （ 1）清楚的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，將軟件分成數(shù)個(gè)獨(dú)立的部分。分配好單元之后，再將程序框圖畫(huà)成詳細(xì)的操作流程圖。如果源程序有語(yǔ)法錯(cuò)誤，需修改源文件后繼續(xù)編譯，直到無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤為止 ，然后利用目標(biāo)代碼通過(guò)仿真器進(jìn)行程序調(diào)試，排除設(shè)計(jì)和編程中的錯(cuò)誤直到成功。詳細(xì)源代碼見(jiàn)附錄 C?？梢苑抡?51， 52 系列、 AVR， PIC等常用的 MCU 及其外圍電路（如 LCD， RAM， ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)， LED， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件， ...）其實(shí) proteus 與 multisim 比較類似，只不過(guò)它可以仿真 MCU。對(duì)于這樣仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上來(lái)說(shuō)，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 (2)Proteus 軟件提供的儀表資源 對(duì)于一個(gè)仿真軟件，測(cè)試儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵主要因素。這些功能如下： （ 1）原理布圖 （ 2） PCB 自動(dòng)和人工布線 （ 3） SPICE 電路仿真 （ 4）互動(dòng)電路仿真 用戶可以采用諸如 RAM， ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 編輯本段 資源豐富 （ 1） Proteus 可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有 30 多個(gè)元件庫(kù)。這些虛擬儀器儀表具有理想?yún)?shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗和極低輸出阻抗。 編輯本段 電路仿真 在 PROTEUS 繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件： *.HEX，可以在PROTEUS 的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。它具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過(guò)程的統(tǒng)一的特點(diǎn)。實(shí)踐證明，在使用 Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開(kāi)發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。而且要認(rèn)真核對(duì)原理圖是否一致，在檢查好后才可上件、焊件，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤焊件后不便改正。經(jīng)過(guò)初步分析設(shè)計(jì)之后，在制作硬件電路的同時(shí)，調(diào)試也在穿插進(jìn)行。 電路檢測(cè) 上電后觀察電路工作性能，如不能正常工作，按原理圖分模塊進(jìn)行電路檢測(cè)，是否有虛焊或漏焊現(xiàn)象；如焊接正常，在按信號(hào)傳遞的方向逐級(jí)檢測(cè)，找 出出問(wèn)題的一級(jí)，并向該級(jí)的上級(jí)進(jìn)行檢測(cè)，直到將故障排除。 （ 3）．軟件測(cè)試：寫(xiě)一個(gè)功能小程序，來(lái)具體單個(gè)的功能硬件電路是否有問(wèn)題，如果有問(wèn)題再具體看是硬件的問(wèn)題還是軟件的問(wèn)題，若沒(méi)有問(wèn)題，則可以進(jìn)行下一個(gè)功能電路的測(cè)試。一是要查看蜂鳴器是否接反。 (二 ).軟件問(wèn)題及解決方案： 按鍵按一下會(huì)跳好幾個(gè)數(shù)字：這在軟件中叫做按鍵的抖動(dòng)，因?yàn)榘存I機(jī)械結(jié)構(gòu)的原因，不可能濾除的很好，那么只能軟件里 防范 .檢測(cè)到按鍵后延時(shí)一個(gè) 15ms 的時(shí)間，然后再一次檢測(cè)，如果按鍵確實(shí)按下，執(zhí)行按鍵按下命令。 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 了 水塔 水位檢測(cè) 、數(shù)碼管顯示當(dāng)前水位功能以及蜂鳴器鳴笛 報(bào)警 ， 實(shí)現(xiàn)水位 過(guò)滿 報(bào)警 、水位過(guò)低和正常 警戒水位處理 的系統(tǒng)要求 。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 參考文獻(xiàn) [1] 李剛民，曹巧媛 .單片機(jī)原理及使用技術(shù) [M].北京：高等教育出版社， 20xx. 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Comprehensive two factors, after the step increase of the steam flow rate, the water level down has a time delay process, showing a up then down. 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 The impact on the water level of water flow or steam flow stepping decreased has similar principle as above. As analysis can be seen as above, when the water flow or steam load change, the water level did not follow the change immediately, but there is an opposite process at first. This phenomenon is called false water level phenomenon. III. DESIGN OF WATER LEVEL FUZZY CONTROLLER The conventional PID controller has a poor control performance to the steam generator that exist “false water level” characteristics, showing a greater oversh