課程設(shè)計(jì)報(bào)告之基于at89c51單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-25 20:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 均與+5 V連通。因此B、C兩端的電壓都為+5 V，即為“l(fā)”狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)停止電機(jī)和水泵工作，不再向水塔注水；隨著水量的減少，當(dāng)水位處于上、下限之間時(shí)。B棒和A棒導(dǎo)通．而C棒不能與A棒導(dǎo)通，B端為“1”狀態(tài)。C端為“0”狀態(tài)。此時(shí)電機(jī)帶動(dòng)水泵給水塔注水，使水位上升，或是電機(jī)不工作，水位不斷下降，都應(yīng)繼續(xù)維持原有工作狀態(tài)；當(dāng)水位處于下限位置以下時(shí)，B、C棒均不能與A棒導(dǎo)通，B、C均為“0”狀態(tài)。此時(shí)應(yīng)啟動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)水泵給水塔注水，然后重復(fù)原來(lái)的過(guò)程，這就是簡(jiǎn)單的水位控制原理。圖1 水位控制原理（二）總體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)的原理是采用8個(gè)按鈕進(jìn)行水位檢測(cè)，在現(xiàn)場(chǎng)的3個(gè)不同的位置，由下至上測(cè)量水體的液位值。并把這八個(gè)液位狀態(tài)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳到單片機(jī)中（在本系統(tǒng)中采用開(kāi)關(guān)的打開(kāi)與閉合來(lái)模擬）,在通過(guò)3位七段LED顯示器顯示出液位的八種狀態(tài)并通過(guò)LED燈報(bào)警提示。當(dāng)水位過(guò)低（在1水位）時(shí)燈就會(huì)變亮，當(dāng)水位較高（在7水位時(shí)）等也會(huì)變亮，用來(lái)讓用戶察覺(jué)。在水位過(guò)高和過(guò)低時(shí)電磁閥都會(huì)自動(dòng)的抽水或排水，其具體的抽水和排水位置可以設(shè)定，此系統(tǒng)中采用的是7水位和1水位三 硬件設(shè)計(jì)（一）硬件設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)液位控制是利用把液位的利用來(lái)管進(jìn)行模擬，再通過(guò)AT89C51把輸出狀態(tài)直接接到單片機(jī)的I/O接口，單片機(jī)經(jīng)過(guò)運(yùn)算控制，輸出數(shù)字信號(hào)，輸出接口接LED進(jìn)行顯示,實(shí)現(xiàn)液位的報(bào)警和鍵盤(pán)的顯示與控制。由下圖可觀察到水位由鍵盤(pán)控制輸入以后，通過(guò)AT89C51單片機(jī)的運(yùn)算控制，在通過(guò)LED進(jìn)行顯示,通過(guò)報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警,報(bào)警顯示之后再通過(guò)對(duì)閥門(mén)的開(kāi)啟實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,閥門(mén)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備是電動(dòng)機(jī)。圖2即是液位控制系統(tǒng)。圖2 水位控制系統(tǒng)分析（二）主芯片AT89C51本系統(tǒng)采用AT89C51作為主要芯片，AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用AT89C51作為主要的芯片，它具有P0、PPP3四個(gè)I/O口，每個(gè)口又有8個(gè)接口，32個(gè)接口可以滿足外接電路的需要，更方便的顯示系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中采用了單片機(jī)AT89C51的P0、PP3口，分別完成了顯示和控制以及報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)。下圖為單片機(jī)AT89C51的引腳圖。圖3 AT89C51引腳圖（三） 光報(bào)警及顯示電路 圖4所示為系統(tǒng)的光報(bào)警及顯示電路，三段LED數(shù)碼管于單片機(jī)的P0P7口相連，同時(shí)排阻的把根線也連在單片機(jī)的P0口上，作為上拉電阻。圖4 光報(bào)警及顯示電路（四） 鍵盤(pán)連接電路鍵盤(pán)連接電路如圖5所示，八個(gè)鍵盤(pán)k1k8分別與單片機(jī)的p1口的p1p7相連，這八個(gè)鍵盤(pán)的按下與否用來(lái)模擬的是水位的高低，k1鍵代表水位最低點(diǎn)，k8鍵代表的是水位最高點(diǎn)，當(dāng)k1鍵按下時(shí)，指示燈亮，電機(jī)正轉(zhuǎn)，開(kāi)始加水，一直加水至水位7（即7鍵按下時(shí)），電機(jī)開(kāi)始停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并反向轉(zhuǎn)動(dòng)抽水，水位開(kāi)始降低，直至到達(dá)3水位，燈亮電機(jī)開(kāi)始自動(dòng)加水，加水水位可以由用戶自己設(shè)定，本系統(tǒng)中采取的是3水位便開(kāi)始加水，7水位開(kāi)始抽水。本系統(tǒng)采用的是獨(dú)立式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它I/O口線的狀態(tài)。它軟件是采用查詢式結(jié)構(gòu)，首先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認(rèn)該I/O口線所對(duì)應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。圖5 鍵盤(pán)連接電路（五） 復(fù)位電路系統(tǒng)的復(fù)位電路如圖6所示。復(fù)位電路中上端于單片機(jī)的復(fù)位引腳相連，下面與與EA端相連，要使CPU只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H～FFFFH），則EA端必須保持低電平（接到GND端）。然而要注意的是，如果保密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)在內(nèi)部會(huì)鎖存EA端的狀態(tài)。當(dāng)EA端保持高電平（接Vcc端）時(shí)，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的程序。其復(fù)位電路部分用來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位操作，末端與單片機(jī)的復(fù)位相連，按下復(fù)位鍵，當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。圖6 復(fù)位電路（六） 晶振電路晶體振蕩電路的兩個(gè)端口分別連接在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2上。晶振電路的作用是為本系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振電路通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來(lái)提供。圖7 晶振電路四 軟件設(shè)計(jì)（四）
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