基于51单片机的水塔水位检测_课程设计_论文资料

第一篇：基于51单片机的水塔水位检测_课程设计_论文资料

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河北科技师范学院

课 程 设 计 说 明 书

题

目：

水塔水位监测装置 机电系 09 电气专 0426090126 张海龙 马继伟

学院（： 学院（系）年级专业： 年级专业： 学 号：

学生姓名： 学生姓名： 指导教师： 指导教师：

一、引言

随着科学技术的发展，单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电器中得到广泛应用。在实时检测和自动控制的单片机应 用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用。水塔水位控制系统的基本要求是能够在无人监控的情况下自动进行 工作，在水塔中的水位到达水位下限时自动启动电机，给水塔供水；在水 塔水位达到水位上限的时候自动关闭电机，停止供水。并能在供水系统出 现异常的时候能够发出警报，以及时排除故障，随时保证水塔的对外的正 常供水作用。水塔是在日常生活和工业应用中经常见到的蓄水装置，通过 对其水位的控制对外供水以满足需要，其水位控制具有普遍性。不论社会经济如何飞速，水在人们正常生活和生产中起着重要的作 用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的 生产事故及损失，从而对供水系统提出了更高的要求，满足及时、准确、安全充足的供水。如果仍然使用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安 全性难以保障，由此必须进行自动化控制系统的改造。从而实现提供足够 的水量、平稳的水压、水塔水位的自动控制有设计低成本、高实用价值的 控制器。该设计采用分立的电路实现超高、低警戒水位处理,实现自动控 制,而达到节能的目的,提高了供水系统的质量。

二、摘要

水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。自动检测水位的检测系统能根据水位变化的 情况自动调节。本次课题采用单片机进行主控制，利用水的导电性测量水 位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，用单片机对接收到 的信号进行数据处理，完成水位的检测、控制及故障报警等功能。

三、关键词：水位 单片机 A/D 转换 2

四、硬件设计 4.1 总体设计方案

分析课题可知应分两个电路来实现系统的功能，一是水位控制电路，二是水质检测电路，并且对于整个系统我们采用顺序控制。首先进行水位控制，水位电路根据输入不同的模拟量，转换为不同的 数字量，经过和设定的值进行比较，通过 P1.2 口对电机进行控制。水位 控制电路完成其预定功能后，便自动转到延时子程序，系统经过一定的预 定延时（本设计设定值为 10S）之后，转去执行水质检测电路。检测电路 根据不同的模拟量的输入，转换为不同的数字量，经过和设定的值进行比 较后，由单片机产生不同的驱动信号，从而使对应的二极管发光，以显示 不同的水质状态。水质检测结束，系统自动返回到主程序的入口处，继续 进行水位的检测和控制。如此往复循环达到对水塔水位的自动控制和对水 塔水质的检测和显示，从而满足水位和水质的要求。硬件设计方框图如图 1 所示。开始

水位控制

延时

水质检测 图1 3 4.2 系统组成

水位检测电路可以通过两个 51 单片机的管脚来感知水位的变化，产 生不同的逻辑组合来控制是否进水或是停止进水。输出端可由一个端口来 控制电机的运行状态，进而控制水泵的工作。水质检测的电路主要由 A/D 转换器组成。通过 A/D 转换为数字量作 用于单片机，从而控制水质状况的显示。本次设计采用 ADC0808 芯片。用 LED 灯来显示水位的高低。ADC0808 有 8 路模拟量的输入端口，本次设 计只要用其中一个，8 路模拟开关无需进行切换选通。设计通过 A/D 转换 为数字量作用于单片机，进而控制电机的运转。本次设计采用可调电阻器 来控制模拟电信号的输入。通过对电阻器的调节来模拟输入量的变化。通 过对比数字量来进行进行判断水位的高低，不同颜色的信号指示灯显示不 同的水质。进而通过输出口对电机进行开关控制。4.3 ADC0808 的简要介绍

ADC0808 有 8 路模拟量的输入端口，本次设计只要用其中一个，8 路 模拟开关无需进行切换选通。ADC0808 的 8 路模拟输入 8 路数字输出的逐 次逼近法 A/D 器件。其主要技术指标和特性为： 1.分辨率为 8 位。2.转换时间取决于芯片时钟频率。本次单元电路仿真采用 640KHZ 的 时钟方波信号。3.单一电源+5V。模拟输入电压范围单极性 0-5V,双极性 ± 5V 或 ± 10V。本次课程设计由于只有一个模拟输入量，且电压变化都为正值，故采用单 极性电源接法。4.启动转换控制方式为脉冲式（正脉冲），上升沿使内部所有寄存器 清“0”，下降沿使 A/D 转换开始。主要管脚说明： 4 CLK:为时钟信号输入端，决定 A/D 转换的速度，转换一次为 64 各时 钟周期。ALE:地址锁存允许信号，高电平有效。当此信号有效时，A、B、C 三 位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。START:为启动转换信号，正脉冲有效。此信号通常与系统信号相连，控制 AD 转换器的启动。EOC:转换结束信号，高电平有效，表示一次 AD 转换已完成。可作为 中断触发信号，也可用程序查询的方法检测转换是否结束。OE:输出允许信号，高电平有效，可与系统读选通信号 RD 相连。当计 算机发出此信号时，ADC0808 的三态门被打开，此时可通过数据线读到正 确的转换结果。DC0808 的逻辑结构及引脚功能如图 2 所示 START CLK EOC IN7～IN0 8 路 模拟 开关

控制与时序

比较器 SAR 三 存 态 输 缓 出 冲 器 锁 D7～D0 ADDA ADDB ADDC ALE 地址 锁存 与 译码

树状开关

电阻网络 Vcc GND REF（+）REF（-）OE 5 图2 4.4 水位检测电路

模拟量由模拟通道 IN1 输入，通过对可调电阻的调节，模拟输入不同 的电压量。数字量的输出端与单片机的 P0 口相连接。单片机可通过对 P0 口数据的采集和处理，发出相应的控制信号。P3.0 口和 P3.6 口通过逻辑 或非门后，输出端接 START 与 ALE 端口。P3.0 口和 P3.7 口也通过逻辑或 非门后，输出端接 OE 端。通过对 PO 的信号和设定的数值比较，得出水 位的高低而通过 P1.2 口对电机进行控制。同时 P0 口的信号转入 P2 口，通过 LED 灯的显示来显示水位的高低，灯光的不同来表示水塔的水位状 态。电路连接图如图 3 所示。

图3 4.5 水质检测电路

水质检测电路主要由 ADC0808 实现,通过 A/D 转换对比来判断水质 的 6 好坏。模拟量由模拟通道 IN0 输入，通过对可调电阻的调节，模拟输入不同 的电压量。数字量的输出端与单片机的 P0 口相连接。单片机可通过对 P0 口数据的采集和处理，发出相应的控制信号。P3.0 口和 P3.6 口通过逻辑 或非门后，输出端接 START 与 ALE 端口。P3.0 口和 P3.7 口也通过逻辑或 非门后，输出端接 OE 端。由于只需采用一个模拟输入通道（IN0），故可 将模拟通道地址选择端都就地，这样，转换出的数字量便全部为 IN0 口的 模拟量的对应值。输出端为 P1.5、P1.6、P1.7，分别接一发光二极管，用 以显示不同的水质的状态。电路连接图如图 4 所示。

图4 7

五、软件设计

一个应用系统，要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速发展的 今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须 采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会变得很简单。以下为设计的具体程序 5.1 水位控制程序

通过对水位控制电路图的分析，做出以下水位控制程序流程图如图 5 所示。8 图 5 水位控制程序流程图 由以上流程图，可以得出水位控制程序清单如下： ORG 0000H AJMP ORG MAIN 0030H SJMP LOOP ORG 0050H MAIN: SETB P1.0 CLR P3.0 CLR P3.6 ACALL DELAY SETB P3.0 9 SETB P3.6 WAIT: JB P1.1,DONE1 SJMP WAIT DONE1 : CLR P3.0 CLR P3.7 MOV CLR C SUBB A,#0F4H JNC D1 MOV A,P0 SETB C SUBB A,#0003H JC D2 SJMP LOOP D1: CLR P1.2 SJMP BACK D2: SETB P1.2 SJMP BACK BACK: ACALL D10S SJMP LOOP A,P0;检测转换是否完成;等待转换完成

5.2 水质检测程序

通过对水质检测电路图的分析，做出以下水质检测程序流程图如图 6 所示。10 图 6 水质检测流程图 由以上流程图，可以得出水质检查系统程序清单如下： ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0030 MAIN: CLR P3.0 CLR P3.6 ACALL DELAY SETB P3.0 11;调用延时子程序

SETB P3.6 WAIT: JB P2.7,DONE SJMP WAIT DONE: CLR P3.0 CLR P3.7 MOV A,P0 CLR C SUBB A,#0AAH JNC DONE1 MOV A,P0 SUBB A,#55H JNC DONE2 SETB P1.5 CLR P1.6 CLR P1.7 SJMP MAIN DONE1: SETB P1.7 CLR P1.6 CLR P1.5 SJMP MAIN DONE2: SETB P1.6 CLR P1.5 CLR P1.7 SJMP MAIN DELAY: MOV R5,#5 DL1: DL2: MOV R6,#10 MOV R7,#10 12;转换结束则转;未结束则等待;读取数据

;与设定值比较大小;大则转

;与设定值比较大小;大则转;控制红灯亮;控制绿灯亮;控制黄灯亮;延时子程序

DJNZ R7,$ DJNZ R6,DL2 DJNZ R5,DL1 RET END 5.3 使用说明与注意事项

该电路设计比较简单，功能稳定，适合于实际的水塔水位控制中使用。作为一个很实用的自动控制装置，为了工作人员的操作的方便，下面对其 使用方法与注意事项作如下简单描述： 使用水质和水位检测和调节功能是一个完全自动的过程，不过仿真电 路是需要人为改变输入量的变化，在水位的输入量就是通过浮标来改变输 入量电压的大小，通过 A/D 转换，利用浮力原理使浮标带动触头工作,进 而影响直流接触器动作,控制交流接触器工作,实现水塔无水时自动开启水 泵电动机,水满时自动关闭的自动控制目的，整个由单片机来实现对电机 的调节。本次设计中的电机调节电路简单的接了个 5V 的直流电机来实现 控制。水质检测系统的输入量是由一个能够接受发光二极管的感光器来完 成的。感光器对不同的水质会感应处不同的电压信号，这些不同的模拟电 信号经过 A/D 转换。由单片机驱动相应的水质指示灯，从而达到检测水质 的目的。绿灯表示水质为“良”，黄灯表示水质为“中”，当指示器为红色 时，水质等级为“差”，为保证人们的饮水安全，工作人员应立即停止供 水再进行检查确定感光器工作是否正常。若操作中水位控制和水质检测不是同时进行的，因为在软件上有一定 的时间差，不过在水塔水位和水质检测这种对时间的精确度要求不高的场 合，时间差可以忽略不计，一般它不会影响到系统的安全性能和时间特性。13

六、心得体会

随着科学技术的迅猛发展，单片机被广泛应用于人们生活的各个领 域，社会需要大量掌握单片机技术的人才，单片机的使用方法应该是我们 熟练掌握的内容，水塔水位的单片机控制系统水塔水位控制在铁路、油田、化工等部门有着广泛的应用。通过这次的课程设计，理论加上实践，我掌握了 80C—51 单片机的基 本工作原理和基本编程方法，熟悉了 A/D 转换器 ADC0808 的功能和使用 方法，还可以根据需要对单片机进行扩展。在此过程中我还熟悉了单片机 的软硬件开发环境，提高了综合演练单片机的编程能力，并且亲身体验了 单片机的开发成果。此次课程设计之后，我对单片机知识点了解了更多，脑海中能把一个 个分离的知识模块联系成整体，让后对其进行分析与比较。在单片机课程 中的部分知识学会了融会贯通，也让我深刻认识到 “学以致用” 的重要性。

七、参考文献 1.《单片机原理与应用》 王迎旭 主编 机械工业出版社 张洪润 易涛 编 2.《 单 片 机 应 用 技 术 教 程（第 三 版）》 清华大学出版社 3.《单片机初级教程》 张迎新 杜小平樊桂花 雷道振 编

北京航空航天大学出版社 4.《51 系列单片机应用与实践教程》 周向红 主编 北京航空航天大学出版社 5.《数字电子技术基础（第四版）阎石 主编 》 高等教育出版社 14

八、附录

8.1 源程序清单 ORG D5 D6 0000H EQU 33H;显示缓存区 33H-34H EQU 34H WEI1 EQU P1.3 WEI2 EQU P1.4;位选端口 P2.4P2.7 AJMP ORG MAIN 0030H SJMP LOOP ORG 0050H MAIN: SETB P1.0 CLR P3.0 CLR P3.6 ACALL DELAY SETB P3.0 SETB P3.6 WAIT: JB P1.1,DONE1 SJMP WAIT DONE1 : CLR P3.0 CLR P3.7 MOV CLR C SUBB A,#0F4H;与最高位比较 15;检测转换是否完成;等待转换完成 A,P0 JNC D1 MOVA,P0 SETB C SUBB A,#0003H JC D2 SJMP LOOP D1: CLR P1.2 SJMP BACK D2: SETB P1.2 SJMP BACK BACK: ACALL D10S SJMP LOOP D10S: MOV R3,#19H LOOP3: LOOP1: LOOP2: MOV R1,#85H MOV R2,#0FH DJNZ R2,LOOP2 DJNZ R1,LOOP1 DJNZ R3,LOOP3 RETI LOOP: MOV A,P0 MOV P2,A ACALL TRAN ACALL DISP CLR CLR CLR P1.0 P3.0 P3.6 16 ；与最低位比较

；电机停转

；电机转动

；

水位显示;水质检测

ACALL SETB SETB WAIT1: JB SJMP DONE: CLR CLR MOV CLR SUBB JNC MOV SUBB JNC SETB CLR CLR SJMP A1: SETB CLR CLR SJMP A2: SETB CLR CLR SJMP DELAY: DELAY P3.0 P3.6 P1.1,DONE WAIT1 P3.0 P3.7 A,P0 C A,#0AAH A1 A,P0 A,#55H A2 P1.5 P1.6 P1.7 MAIN P1.7 P1.6 P1.5 MAIN P1.6 P1.5 P1.7 MAIN;延时子程序 17;检测转换是否完成;等待转换完成;读取 P0 口数字量

;与设定值#0AAH 比较;若 A 值大，则绿灯亮

;与设定值 055H 比较;若 A 值大，则黄灯亮;其余情况，则红灯亮;绿灯亮子程序;黄灯亮子程序

MOV DL1: DL2: MOV MOV DJNZ DJNZ DJNZ RETI TRAN: MOV A,P2 R5,#5 R6,#10 R7,#10 R7,$ R6,DL2 R5,DL1 MOV B,#10H DIV AB MOV D5,A MOV D6,B RET DISP: MOV DPTR,#TAB SETB P1.3 MOV A,D5 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A ACALL DELAY1 CLR P1.3 SETB P1.4 MOV A,D6 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A ACALL DELAY1 CLR P1.4 18 MOV P2,#0FFH RET DELAY1:MOV R6,#5 D0: MOV R7,#200 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D0 RET TAB:DB 28H DB 0EBH DB 32H DB 0A2H DB 0E1H DB 0A4H DB 24H DB 0EAH DB 20H DB 0A0H DB 60H DB 25H DB 3CH DB 23H DB 34H DB 74H DB 0D7H DB 0F7H DB 61H;0;1;2;3;4;5;6;7;8;9;A;B;C;D;E;F;-.;;H 19 DB 70H DB 0DFH DB 27H DB 0FFH END;P;.;O;全黑 20 8.2 总电路原理图 21 1

第二篇：基于亏单片机的水塔水位检测控制系统仿真设计

基于亏单片机的水塔水位检测控制系统仿真设计

时间：2009-06-23 09:47:04 来源：国外电子元器件 作者：马俊，陈靖 青海师范大学

摘要：设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和汇编程序，并用Proteus软件仿真。实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。

关键词：单片机；水位检测；控制系统；仿真

l 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，应采用电压控制水位。首先通过实时检测电压，测量水位变化，从而控制电动机，保证水位正常。因此，这里给出以Atmel公司的AT89C5l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、处理和报警等功能，并在Pmteus软件环境下实际仿真。实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。水塔水位控制原理

单片机水塔水位控制原理如图l所示，图中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下，水位应控制在虚线范围之内。为此，在水塔内的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C，用以反映水位变化的情况。其中，A棒在下限水位，B棒在上、下限水位之间，C棒在上限水位(底端靠近水池底部，不能过低，要保证有足够大的流水量)。水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动，随着供水，水位不断上升，当水位上升到上限水位时，由于水的导电作用，使B、C棒均与+5 V连通。因此b、c两端的电压都为+5 V即为“1”状态．此时应停止电机和水泵工作，不再向水塔注水；当水位处于上、下限之间时，B棒和A棒导通，而C棒不能与A棒导通，b端为“1”状态，c端为“0”状态。此时电机带动水泵给水塔注水，使水位上升，还是电机不工作，水位不断下降，都应继续维持原有工作状态；当水位处于下限位置以下时，B、C棒均不能与A棒导通，b、c均为“0”状态，此时应启动电机转动，带动水泵给水塔注水。

电路设计

水塔水位控制系统主要由CPU(AT89C51)、水位检测接口电路、报警接口电路、存储器扩展接口电路、复位电路、时钟振荡等部分组成，如图2所示。图3为系统硬件电路。

3．1 水位检测接口电路

为了便于实现水位检测功能，用一个两位的拨码开关模拟b、c端的状态（1、0)，正电极接+5 V电源，每个负电极分别通过4．7 kQ的电阻(尺1，R2)接地。将单片机的P1．0端口接开关1，P1．1端口接开关2。假设被水淹没的负电极都为高电平，此时开关置1；露在水面的负电极都为低电平，开关此时置为0。单片机通过负电极重复采集检测水位，当缺水时(此时两个开关均置0)，电机必须带动水泵抽水；若水位在正常范围内时，检测信号为高，低电平(此时开关1置1，开关2置0)；当水位过高时，检测信号为高电平(此时开关l和2都置1)，单片机检测到P1．0和P1．1为高电平后，立即停机。3．2 报警接口电路

为了避免系统发生故障时，水位失去控制造成严重后果，在超出、低于警戒界水位时，报警信号直接从高、低警界水位电极获得。单片机P1．7端口为启动电机命令输出端口，P1．7=0为低电平，经过非门后与电机的另一端接地导通，启动电机工作；P1．7=l为高电平，反之，电机停止工作。电机故障报警由单片机控制，电机故障报警信号由P1．0和P1．1输人．当P1．5为高电平时蜂鸣器报警。水位超过高警戒水位，单片机控制系统使电机停止转动，向水塔内供水工作也停止。3．3 存储器扩展接口电路

为了便于系统扩展，存放大容量应用程序，系统设计扩展一片程序存储器，用于存放源程序代码。74LS373用于锁存地址，单片机的P0．0～P0．7通过复用方式分别接锁存器74LS373的DO～D7和存储器2732的D0～D7端，地址锁存信号线ALE接锁存器的OE端，通过软件设置实现地址和数据信息的传输，锁存器的输出端OQ0～O7与存储器地址线A0～A7相连，剩余的3根地址线A8～A11接P2．0～P2．2．单片机选通引脚丽接存储器OE端，因只扩展一片存储器，片选端CE接地。系统软件设计

当水塔水位处于上、下限之间时，P1．0=l，P1．1=0，此时无论电机是在带动水泵给水塔供水使水位不断上升．还是电机没有工作使水位不断下降，都应继续维持原有工作状态；当水位低于下限时，P1．0=0，P1．1=0，此时启动电机转动，带动水泵给水塔供水。水位检测信号与输出控制操作关系如表1所列，图4为水塔水位控制程序流程。实验仿真结果

根据所设计系统的软件流程图，编写相应的程序在Pro-teus软件环境下实际仿真，实验结果表明，该系统能成功实现了水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。通过制作PCB板子，该系统已成功运用于某实验水冷却系统。

结语

该系统设计是基于在单片机嵌入式系统而设计的，充分利用单片机强大控制功能和方便通信接口，该检测控制系统在实验室某实验水冷却系统得到成功实践，实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，提高了实验的自动控制能力。进一步优化系统软硬件设计，可为实时实现远端控制，因此，该系统在农村水塔，城市水源检测控制等领域有着广阔的应用前景

第三篇：水塔水位报告

单片机课程设计

专

业 电气工程及其自动化

指导教师

学

生

学

号

题 目 基于单片机的

水位控制系统

2013年12月25日 基于单片机的水位控制系统设计 设计背景的简单介绍

由于自动化技术在工矿企业的广泛运用, 水位自动控制技术越来越频繁地进入到自动控制系统设计者的视线。传统的水位控制系统虽结构简单,但功能单一,无法实现人机交互,且通用性差。如今随着电子技术的飞速发展,电子产品制造工艺成熟,批量生产降低了产品价格。人们开始认识到运用单片机来实现水位控制。其人机交互性强, 功能强大, 控制精度高, 能够方便地与上位机通讯, 实现数据共享。且价格低廉, 通用性、实用性强, 能够在稍作改造后或直接用于诸如自来水厂的储水池、爆气池、污水处理厂、化学工厂的各类液体池以及电厂一的锅炉气泡等需要水位自动控制的场合。

知识目标：单片机开发软件的使用方法；单片机语言程序的基本结构及编译方法；单片机电路仿真调试方法。

能力目标：会利用keil C51软件对单片机程序进行编译；会利用proteus软件绘制电路原理图并实现仿真；会用keil C51软件对源程序进行编译调试及与proteus软件联调，实现电路仿真。2 设计思路与方案 2.1 设计思路

随着社会的进步，人类生活水平的不断提高，现在许多家庭都要求能够进行家庭用水自动供水，基于调查我们决定设计一款简单实用、经济的水位控制系统。在水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。本设计过程中主要采用了传感技术、单片机技术、光报警技术以及弱电控制强电的技术。2.2 方案设计及功能

本方案采用单片机AT89C2051作为我们的控制芯片，主要工作过程是当水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。图1方案结构方框图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。我认为本方案能帮助我很好地完成本次设计的各个指标和达到设计的目的。

图1 方案结构方框图 3 系统组成与工作原理 3.1 系统组成

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。3.2 系统工作原理

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。3.3 水塔水位控制原理

单片机水塔水位控制原理如图2所示，图2中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下，水位应控制在虚线范围之内。为此，在水塔内的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C，用以反映水位变化的情况。其中，B棒处于下限水位，C棒位于上限水位，A棒接5V电源，B、C通过电阻接地。当水位达到上限时，B、C棒接通高电平，此时应停止电机和水泵工作。水位下降到下限时，B、C棒不能与A棒连通，B、C为低电平，应启动电机供水。水位处于上下限之间时，A、B连通，B为高电平，C为低电平，此时，电机保持原有工作状态。

图2 水塔水位控制原理图 单元电路设计及元器件介绍 4.1 光报警显示统电路

本电路采用不同颜色的发光二极管来表示不同的水位情况。即红灯亮，其他两灯不亮表示是低水位状态，此时需要启动水泵加水；绿灯亮，其他两灯不亮表示在正常的水位线内；黄灯发亮，其他两灯不亮为高水位 状态，水泵停止加水，三灯闪烁表示系统出现故障，此电路采用的是共阳极的，所以只有当单片机给发光二极管为低电平时才能推动发光二极管点亮。其中R14、R15、R16为上拉电阻起限压控流作用。.图3 光报警电路的原理图

4.2 继电器控制水泵加水电路

该电路由继电器RL1和闭合开关、光电耦合器、水泵R7、R8、R9、R10Y以及D2、Q3等组成。当水位在低水位时单片机给P2.0送一个高电平导通光电耦合器然后光电耦合器驱动Q3导致继电器闭合从而让220V的交流电接通使水泵加水。

图4 继电器控制

4.3 元器件介绍 4.3.1 光电耦合器

光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引 脚为输出端，在本设计当中发光源为发光二极管，受光器为光敏三极管。本设计当中采用光电耦合器组成开关电路的作用，能够很好地将单片机信号稳定地送给继电器驱动继电器闭合。4.3.2 继电器

继电器是具有隔离功能的自动开关元件，在本次设计当中主要来做自动控制作用，系统采用+5V的直流电来控制220V的交流电，以达到控制水泵的作用，因为是在这里是以一种弱电来控制强电，所以安装和使用的过程当中一定要注意用电安全注意事项。

磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

图5 常见继电器外观图

程序设计

图6 程序流程图

开始系统亮红灯，水泵开始抽水时，达到低水位时，绿灯亮；开关处于高水位，而水位实际低水位还没达到，红绿黄灯一起闪烁，此时为故障状态；当达到低水位之后又达到高水位，黄灯亮。6 系统仿真 6.1 程序编译和加载

利用keil C51软件对源程序进行编译，在菜单上选择output—create hex，生成目标代码文件。将编译调试成功的源程序生成可供单片机加载的HEX文件加载到芯片中，设单片机的晶振频率为12MHZ。6.2 系统仿真

利用keil C51软件与proteus软件联调，实现电路仿真。点全速运行按键，得到图7所示的仿真结果,图中LOW闭合时处于低水位状态,水泵处于运行状态。

图7 低水位状态仿真结果

当HIGH和LOW处于闭合时水位处于故障时,仿真的结果如图8所示。

图8 故障状态仿真结果

当LOW先闭合时后经一段时间HIGH后闭合时水位处于正常状态时如图9所示。

图9 高水位仿真结果

6.3 仿真结果分析

在proteus环境,运行水位控制系统,我发现,当水位处于低水位区时,红灯亮,水泵处于运行状态,随着水位的上升,水泵仍处于运行状态,当水位到达高位时,黄灯亮,水泵停止运行。随着水位不断下降,此时,水泵处于停止状态,当水位到达低位时,水泵起动,重复以上过程。上述仿真表明，本设计达到了预期的设计目标，实现了水位自动控制。7 总结

通过这次自己亲自设计学习，自己学会很多的东西。加深了理解所学会的理论知识，锻炼了自己，又提高了我的综合分析能力，使我受益匪浅。

本系统主要由水位探测传感器，单片机控制系统，水位显示系统，继电器驱动电路，水泵加水系统组成，系统简单，安装方便。

本系统采工作过程是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，单片机经过分析，在P2.3口输出一低电平，驱动红灯亮，P2.0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，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P2.2引脚出来一个低电平，使黄灯亮，在P2.0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，当系统出现故障时，三灯闪烁。

这次单片机实验课程设计也教会我做事要谨慎，细心耐心，也需要勤于练习，不然一步错就会影响程序的成功性，更要掌握水位控制系统的原理，掌握实用电路的设计方法和技巧，也需要熟悉常用电子元件、调试工艺。当遇到困难时，自己学会了冷静分析原因，寻找自己的问题，不急不躁，请教他人，直到问题解决为止。

这次的单片机设计让我们有了一次机会，对我们的综合工程素质起了促进作用，也让我知道平时积累和学习知识的重要性，知道了自己知识的匮乏让我知道了自己存在的种种不足，知道了自己以后应该提升的地 方。此次的设计经验，将会是我以后的宝贵财富。

附录 1 电路图 程序清单

程序如下： ORG 0000H SETB P1.1 RESTART: MOV A,P1 ANL A,#00000011B CJNE A,#00H,LOOP1;在低水位之下，开启电动机，亮红灯 SETB P3.2 SETB P3.3 CLR P3.0 CLR P3.1 LCALL DELAY LJMP RESTART LOOP1: CJNE A,#01H,LOOP2;当超过低水位，并且未达到高水位时，保持电动机转动，亮绿灯 SETB P3.2 SETB P3.1 CLR P3.0 CLR P3.3 LCALL DELAY LJMP RESTART LOOP2: CJNE A,#02H,LOOP3;系统故障（达到高水位，却没达到低水位）红，黄，绿灯均闪烁 SETB P3.0 CLR P3.3 CLR P3.2 CLR P3.1 LCALL DELAY SETB P3.3 SETB P3.1 LCALL DELAY LJMP RESTART LOOP3: CJNE A,#03H,RESTART;当达到高水位时，停止电动机，亮黄灯 SETB P3.1 SETB P3.0 SETB P3.3 CLR P3.2 LCALL DELAY LJMP RESTART DELAY: MOV R0,#250 DELAY3: MOV R1,#200 DELAY2: MOV R2,#5 DELAY1: DJNZ R2,DELAY1 DJNZ R1,DELAY2 DJNZ R0,DELAY3 RET END

第四篇：基于单片机的水塔水位监测报警控制系统概要

错误！未找到引用源。

株洲师范高等专科学校物理与电子工程系毕业论文 基于单片机的水塔水位监测报警控制系统 姓 名： 刘治标 指导老师：

专 业： 应用电子技术 班 级： 07级应用电子班 学 号： 04207108 时 间：

错误！未找到引用源。摘 要

本设计从分析水塔水位报警器的原理和设计方法入手，主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计, 实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。同时对各个部分进行了详细的论述，并给出了主要的流程图和软件设计程序。这是个简单而灵敏的监测报警电路，操作简单，接通电源即可工作。因为大部分电路采用数字电路，所以本水位监测报警器还具有耗能低、准确性高的特点。

关键词：单片机 ；水位自动控制

From the analysis of the design of the towers level alarm principle and design method of the main based on single-chip microcomputer hardware circuit and

programming language, achieve a level to realize automatic control, automatic protection and automatic control system of the audible and visual alarm function.This system consists of A/D conversion parts and single-chip microcomputer control section, digital display section, motor drive, motor control parts etc.For each part discussed in detail, and gives the main flow chart and design of the software program.This is a simple and sensitive monitoring alarm circuit, simple operation, turn on the power can work.Because most of the circuit USES digital circuit, so the water monitoring alarm also has low energy consumption and high accuracy.目录 摘

要..............................................................................................................................................I 第一章 绪

论.............................................................................................................................1 第二章 水位控制硬件设计...........................................................................................................2 2.1 基本要求............................................................................................................................2 2.2 硬件设计............................................................................................................................2 2.2.1 电路总体框架图设计.............................................................................................2 2.2.3 水塔水位控制电路.................................................................................................5

2.3 数码管与LED 显示..........................................................................................................6 2.3.1 相关芯片简介.........................................................................................................7 2.3.2 显示部分工作原理.................................................................................................7 2.4模数转换.............................................................................................................................9 第三章．软件设计.........................................................................................................................12 3.1整体设计...........................................................................................................................12 3.3.1主程序流程图........................................................................................................12 3.4.2 数据采集程序.......................................................................................................15 结

论..............................................................................................................................................24 参考文献.........................................................................................................................................25

致谢................................................................................................................................................26 第一章 绪 论 在工业生产中, 对温度控制系统的要求, 主要是保证炉温按规定的温度工艺曲线变化, 超调小或者求不高。无超调, 稳定性好, 不振荡, 对系快速性要求不高。本文浅析了单片机电阻控温系统设计过程及实现方法。热电偶将炉温变换为模拟电压信号, 经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器, 信号放大后送模/数转换器转换为数字量送单片机。同时, 热电偶的冷端温度也由IC 温度传感器变为电压信号, 经放大和转换后送单片机。

通过检测锅炉温度的来实现自动控制外部设备的运行, 如当传感器检测到水温过高时, 转换成电压经过模/数转换送入单片机, 通过比较程序输出信号控制光电耦合器的通短来控制继电器的输入电流通短, 再通过继电器来控制外部设备如水泵的运行情况。温度过低时关闭输出, 而关闭水泵的输入即减少了冷水吸收热量, 当温度升高后又打开水泵, 这样实现循环控制.而通过数码显示我们可以观看锅炉各个点的温度, 来判断运行是否正常.同时通过各点的温度的纪录和出产品的纪录可以计算出该系统在某段时间是否起到了节能的作用.所以本设计对节能控制有着很大的意义.设计的控制任务要求用单片机实现, 数码管显示.单片机是将RAM,ROM, 定时器/计数器以及输入/输出(I/O接口电路等计算机主要部件集成在一块芯片上, 这样所组成的芯片级微型计算机称为单片微型计算机, 简称单片微机或单片机.由于单片机的硬件结构与指令系统都是按工业控制要求设计的, 常用于工业的检测和控制当中, 因而也称为是微控制器或嵌入式控制器.单片机的特点:1.具有优异的性能价格比;2.集成度高, 体积小, 可靠性高;3.控制功能强;4.低电压, 底功耗.在设计过程中我们采用了软件和硬件双结合的的设计方法，而软件的设计简化了硬件要求。在本设计中软件主要有五个方面的应用，它们分别为：数据采集，显示程序，键盘控制和水泵控制。数据采集主要完成温度的采集和数据的处理，显示

则是把要显示的温度用七段数码显示出来，而键盘程序则是使其相应的键完成相应的工作和要求，水泵控制则是检测水泵的运行和水位。

第二章 水位控制硬件设计 2.1 基本要求

控制水箱的水位去趋近指定目标值，水位指定范围为10—5CM，控制精度0.4C 实测水位用十进制数码显示。

2.2 硬件设计

2.2.1 电路总体框架图设计

图2.2.1 控制原理图

虚线表示允许水位变化的上下限。水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动以达到对水位控制的目的。

①当水位上升，达到上限时，因水导电，B、C 棒连通+5V。b、c 均为“1”，应停止电机和水泵的工作，不再供水；

②当水位降到下限时，B、C 棒都不能与A 棒导电。b、c 均为“0”，应启动电机，带动水泵工作，给水塔供水；

③当水位处于上下限之间时，B 与A 棒导通。b为“1”，c为“0”，无论怎样都应维持原有的工作状态。

上下限水位信号由P1.0和P1.1输入，这2个信号共有4种组合状态： 2 控制信号由P1.2端输出，去控制电机。为了提高控制的可靠性，使用了光电耦合；

由P1.3输出报警信号，驱动一支发光二极管进行光报警。图2.2.2控制电路图 0：电机工作 1：电机停止 2.2.2 80C51芯片功能与引脚介绍

下面是8051单片机引脚图及引脚功能介绍：

图2.2.2 80C51的引脚图

40个引脚按引脚功能大致可分为4个种类：电源、时钟、控制和I/O引脚。⒈ 电源: ⑴ VCC接地端；

注：用万用表测试单片机引脚电流一般为0v 或者5v，这是标准的TTL 电平，但有时候在单片机程序正在工作时候测试结果并不是这个值而是介于0v-5v 之间，其实这之是万用表反映没这么快而已，在某一个瞬间单片机引脚电流还是保持在0v 或者5v 的。

⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。⒊ 控制线:控制线共有4根，⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM 编程脉冲 ① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址

② PROG功能：片内有EPROM 的芯片，在EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。

⑵ PSEN:外ROM 读选通信号。⑶ RST/VPD:复位/备用电源。

① RST（Reset）功能：复位信号输入端。② VPD功能：在Vcc 掉电情况下，接备用电源。

⑷ EA/Vpp:内外ROM 选择/片内EPROM 编程电源。选择端。

② Vpp功能：片内有EPROM 的芯片，在EPROM

① EA功能：内外

ROM

编程期间，施加编程电源Vpp。⒋ I/O线

80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。

2.2.3 水塔水位控制电路

这里有一个水塔模型，如图2.2.3所示，水箱是用透明有机玻璃胶合而成（或用现成的透明塑料盒），箱内插入一块金属板（代表箱体的金属外壳），金属板上装有两根塑料包皮的硬导线，分别作为高、低液位的探针，图中的“1”、“2”、“3”三端分别与高、低液位探针和金属板相通，“4”、“5”是离心式水泵模型电动机的接线端。

图2.2.3 水塔模型

水塔水箱里的水位由继电器来控制，这只继电器的原理结构如图2.2.4所示，它的线圈有放大作用，将6、7两端放入水中而不直接接触，继电器线圈即可导通而使衔铁动作。继电器的衔铁可以控制两把闸刀，每刀都有常开、常闭触点各一对。图2.2.4 继电器的原理结构图

设计连接好电路，使得水塔水位低于低液位探针时，抽水机工作；当水位上升到高液位探针时，抽水机停止工作；当水位下降时仍不工作，直到水位低于低液位探针时，重又工作。

图2.2.5 继电器线圈放大电路如图 2.3 数码管与LED 显示

模拟水位高度由15个双色发光二极管（LED）来完成，共分为4组。在某一特定时刻，每组LED 与一个数码管一起被选通（4组LED 对应4个数码管），两个8位的移位寄存器741S164级联，将单片机送出的2个字节串行数据转化为16位并行数据，分别送选通的LED 和数码管。在不同时刻，系统对4组LED 和数码管快速地循环扫描，就完成了面板显示的功能。

2.3.1 相关芯片简介

显示部分用到的芯片包括数据缓冲器74LS244以及多路开关CD4051。数据缓冲器74LS244。74LS244 缓冲器常用作三态缓冲或总线驱动，+5V供点，其高电平时输出最大电流可达15mA, 低电平输出时最大电流可达24mA, 足以驱动数码管和LED 工作。74LS244共8个输入输出通道，通过门控端G1和G2来选择其通断，其功能原理及引脚如图2.3.2所示。

图2.3.1 74LS244内部结构及引脚图

从图中可以看出，当引脚1G 为低电平时，输入通道1A~1A4与输出通道1Y1~1Y4连通；当引脚1G 为高电平时则截止。同理引脚2G 控制着输入通道2A1~2A4与输出通道2Y1~2Y4的通断。

2.3.2 显示部分工作原理

首先介绍一下双色二极管的功能和用法。表2.3.2所示，1个双色二极管有3个引脚，引脚1、2均为信号“+”端，引脚3为GND 端（信号“—”端）。引脚电平（TTL 电平）与LED 显示颜色如图2.3.2所示。

表2.3.2 双色二极管功能表 7 图2.3.2 双色二极管外观图

数码管及LED 显示电路如图2.3.3所示，RC5口作为串行数据的同步时钟端，与74LS164的数据输入端相连；RC3口作为串行数据的同步时钟端，与74LS164的同步时钟输出端均与SPI 方式时端口一样；实际应用中，若不用SPI 方式，而用第5章中提到的模拟数据串行口时，可以用任何普通I/O端口代替）。两片移位寄存器74LS164的并行数据输出端则分别与两片数据缓冲器74LS244的输入端相连，RD7口作为数据缓冲器74LS244的门控信号输出端，控制74LS 244的通断。

图2.3.3 数码管和LED 显示电路

每4个双色二极管和1个数码管一组，二极管的8个信号“+”端分别与第一片74LS244的8位数据输出端相连，数码管的8位数据输入端分别与第二片74LS244的8位数据输入端相连，每组二极管和数码管的GND 端都与CD4051的1个输入通道相连，CD4051的输出端与系统的“地”相连。RE0～RE1口作为地址译码输出端口，用于多路开关CD4051的4路通道选择，每一时刻只有一组共4个二极管和1个数码管被选通，其GND 端同系统的“地”构成通路，其他的二极管与数码管则不能构成通路。

每向74LS164传送完两个字节共16位数据，通过RD7口使能74LS244，将 8

数据送到二极管和数码管的输入口，然后通过RE0～RE1口打开一条通道，则被选通的数码管和二极管就会按照接收的数据进行相应的显示。不断地发送新数据并利用CD4051循环的扫描4个通道，则所有的二极管和数码管 就会持续的发光显示。

另外由一个双色二极管作为报警灯，RD5口与二极管的引脚1相连，RD4口与二极管的引脚2相连。

2.4模数转换近年来.微机测控系统.特别是单片机在工业自动化，生产过程控制，智能化仪器仪表等领域的应用越来越深入和广泛。这使得传感器的应用更为显著, 测温传感器就是将温度信息转换成易于传递和处理的电信号的传感器, 测温传感器的选择及合理使用是微机测温系统中设计的关键。同理液位传感器是将液位信号转换成易于传递和处理的电信号。

A/D转换器件的选择主要取决与温度的控制精度，本设计中的A/D转换由集成电路ADC0809完成。A/D转换器分类及性能指标。A/D

转换器是将模拟量转换成数字信息接口电路, 按工作原理分为:逐位比较型, 并行比较型, 双积分型, 电压频率型及计数比较型等ADC0809转换器的内部结构如下：

图2.4.1 ADC0809转换器的内部结构

1）ADC0809是逐次逼近型8位转换芯片, 具有8路模拟输入端口，ADC0809芯片采用多路模拟开关, 允许8路模拟量分时输入, 共享一个A/D转换器完成转换。模拟输入通道选择地址及转换结果均有锁存译码器。下图为引脚图： 图2.4.2 ADC0809转换器的引脚 它的主要引脚及功能如下： INO-IN7: 8个模拟通道输入端 D0-D7: 8位数字量转换结果输出端 ADDA,ADDB,ADDC :模拟通道选择路地址 ALE: 路地址锁存信号输入端

START:启动转换信号输入端，加上正脉冲后，A/D开始转换

EOC:转换结束输出信号，转换开始后EOC 信号变低；转换结束时，EOC 信号返回

高电平

OE:输出允许控制端，高电平时打开三态输出锁存器，输出转换结果 CLK:芯片工作时钟信号

VREF(+与VREF(-：芯片工作参考电压输入端 2）.ADC0809转换器的特点

ADC0809 芯片性能特点:是一个逐次逼近型的A/D转换器, 外部供给基准电压;单通道转。换时间116us 分辨率8位, 带有三态输出锁存器, 转换结束时, 可由CPU 打开三态门。读出8 位的转换结果;8个模拟量的输入端, 可引入8 路待转换的模拟量。ADC0809的数据输出结构是内部有可控的三态缓冲器, 所以它的数字量输出信号线。可以与系统的数据总线直接相连。内部的三态缓冲器由OE 控制,OE 为高电平时三态。缓冲器打开, 将转换结果送出;当OE 为低电平时, 三态缓冲器处于阻断状态, 内部数据对。外部的数据总线没有影响。因此, 在实际应用中, 如果转换结束, 要读取转换结果, 则只要在OE 引脚上加一个正脉冲,ADC0809 就会将转换结果送到数据总线上。在本系统中，ADC0809 在电路中的连接如下图所

示，在模拟量之前加入滤波电路是为了使采集数据更加准确，对于模拟输入通道，还需要采用一些消除干扰的措施，这点在应用时需注意.11 第三章．软件设计 3.1整体设计 3.3.1主程序流程图 3.4.1主程序： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INTA 图3.3.1 主程序流程图 ORG 0013H LJMP INTB ORG 0030H 初始化； MAIN:MOV SP,#60H MOV A,#00H 清零 MOV 30H,A 12

MOV 31H,A MOV 32H,A MOV 33H,A MOV 34H,A MOV 35H,A MOV 36H,A MOV 37H,A MOV 38H,A MOV 39H,A MOV 40H,A MOV 41H,A MOV 42H,A MOV 43H,A MOV 44H,A 单元清0处理； MOV 36H,#01H 进烟温度高八位； MOV 37H,#09H 进烟温度低八位 ； MOV 38H,#250 进烟温度下限值； MOV 39H,#100 水温上限值； MOV 40H,#70 水温下限值；

CLR RS0 13 CLR RS1 选择工作寄存器组R0； LP3: LJMP LP1 LJMP LP2 LJMP LP3 跳入子程序和中断程序； SJMP$ END 14 3.4.2 数据采集程序 LP1:MOV DPTR,#0EFF0H MOV R1 ,31H MOV R7,#04H 设置通道数； 15

LOOP:MOVX @DPTR,A 启动A/D转换器； MOV R6,#20H DJNZ R6,$ 延时等待；

DLAY:JB P3.3,DLAY 查寻EOC，EOC=1则等待转换 MOVX A,@DPTR INC DPTR INC R1 DJNZ R7,LOOP MOV A,31H MOV B,#05H

MOVL AB MOV 31H,A MOV 30H,B MOV R0,32H MOV R2,#03H LOOP1:MOV B,#05H MOV B,#05H MOV A,@R0 结束； 读取转换结果； 转存在片内RAM 当中；指向下一通道；判断是否采集完毕； 数据转换； MOV @R1,A MUL AB MOV @R0,A INC R0 DJNZ R4,LOOP1 MOV A,36H CJNZ A,30H,LOOP2 MOV A,37H SUBB A,31H JB C,LOOP3

修改数据指针；

MOV A,30H JNE LOOP4 MOV A,31H SUBB A,38H JB C,LOOP3 SUBB A,34H JB C,LOOP3 MOV A,34H 17 数据比较； 进烟温度上下限比较；水温上下限值比较；C,LOO3 LOOP4:MOV A,39H SUBB A,40H JB C,LOOP3 LJMP LOOP5 LOOP3:MOV P2 LOOP5:RET 3.4.3 显示程序： LP2：MOV A,35H MOV B,#100 DIV AB

CLR C LOOP2:JB MOV 41H,A MOV A,B MOV B,#10 DIV AB MOV 42H,A MOV 43H,B MOV 44H,30H MOV 44H,36H MOV A,45H MOV A,43H 18 报警； 返回；ADD A,#06H MOV B,#10 DIV AB MOV 43H,B ADD A,42H ADD A,#05H MOV B,#10 DIV AB

数据BCD 转换 判断高位上否有值，否转 JZ LOP1

MOV 42H,B ADD A,41H ADD A,#02H LOP1:ORL 41H,#10H ORL 42H,#20H ORL 43H,#40H MOV R0,40H MOV R1,#03H MOV P1,A MOV R3,#02H AGAIN:MOV R4,#0F8H 19 显示数据 LOP2:MOV A,@R0 DELAY:DJNZ R4,DELAY DJNZ R3,AGAIN RET 返回 3.4.4键盘程序：

INTA:PUSH ACC 保护现场 PUSH PSW PUSH DPH

PUSH DPL JB P2.0,L0 判断流览键是否按下 MOV 35H,32H 中间温度显示 LJMP LP2 调用显示子程序 L1:JB P2.0,L0 MOV 35H,33H 出烟温度显示 LJMP LP2 L2:JB P2.0,L1 MOV 35H,34H 产品水温度显示 LJMP LP2 JB P2.0,L2 LJMP L16 L0:JB P2.1,L16 判断设定键是否按下 20 L6:JB P2.2,L4 CLR C MOV A,37H 进烟上下限设定 ADD 36H,#01H ADDC A,#00H

MOV 37H,A MOV 35H,37H LJMP LP2 L4:JB P2.3,L5 CLR C MOV A,37H SUBBC 36H,#01H SUBBC A,#00H MOV 37H,A MOV 35H,37H LJMP LP2 L5:JB P2.4,L6 L9:JB P2.2,L7 INC 38H MOV 35H,38H 21 L7:JB P2.3,L8 DEC 38H MOV 35H,38H

LJMP LP2 L8:JB P2.4,L9 INC 39H MOV35H,39H LJMP LP2 L10:JB P2.3,L11 DEC 39H MOV 35H,39H LJMP LP2 L11:JB P2.4,L12 L15:JB P2.2,L13 INC 40H MOV 35H,40H LJMP LP2 L13:JB P2.3,L14 产品水上下限设定 L12:JB P2.2,L10 MOV 35H,40H LJMP LP2 L14:JB P2.4,L15

L16:POP DPL 恢复现场POP DPH POP PSW POP ACC RETI 返回 结 论

由于许多数据采集、显示的实时性要求不是很高，因此单片机的执行速度相对于这些过程要快得多，若分时选通各个采样或显示通道，虽然单片机对各个通道的处理是依次进行的，但是只要这一过程大到一定速度，总的看来几乎同时执行，不断重复这一过程，就产生了循环扫描的思想，它在单片机系统设计中得到了广泛的应用。

在当今越来越趋向于自动化的社会，该系统的可用性及简易性更加能取得广泛的应用。通过这次竞赛我们从中学到了许多东西，也了解到在电子制作方面的很多独特发明。他们得发明并不是偶然取得，而是通过长期的学习积累，我们也学到了他们那种坚决不放弃得制作精神。这次毕业设计让自己懂得了，做任何学问都要一丝不苟，对出现的任何问题和偏差都不能轻视，要通过正确的途径区解决，做事情的时候要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就能找到解决问题的思路和办法，在工作中要学会与人合作，认真听取别人的意见，这样做事也会事半功倍。当然整个实验过程中自己也收获颇多，对电路的设计有一大致的了解并能自己动手完成一些简单的电路设计、制板及调试的过程，极大地提高了自己的动手能力，也让自己懂的了实践才是检验真理的唯一标准，当然也是检验学习成果的标准。

在经过一段时间的学习之后，我们需要了解自己的所学应该如何应用在实践中，因为任何知识都源于实践，归于实践，所以要将所学的知识在实践中来检验。通过这次写课程论文，我感觉有很大的收获：首先，通过学习使自己这学期对课本上的专业知识可以应用于实际，使得理论与实际相结合，加深自己对课本知识的更好理解，同时短学期也锻炼了自己个人的动手能力；能够充分利用图书馆、网络资源去查阅相关资料，增加了许多课本以外的知识，慢慢地能达到学以致用。对我们学生来说，理论与实际同样重要，但对于我们非师范类学生，毕业以后，掌握一定 的技术，有一定的动手能力，才是我们今后走向社会所要具备的，这也我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。

参考文献 [1]胡汉才编《单片机原理及其接口技术》第2版 清华大学出版社； [2]求是科技编 《单片机典型模块设计实例导航》第5版人民邮电出版社； [3]原著 邱关源 修订 罗先觉 《电路》（第5版）2006年5月第5版，北京：高等教育出版社

[4]康华光.《电子技术基础》数字部分（第五版）2006年1月第5版，北京：高等教育出版社。

[5]胡宴如 耿苏燕 《高频电子线路》 2004年12月第1版，北京：高等教育出版社

[6]张洪建，蒙建波.自动检测技术与装置[M].北京：化学工业出版社，2004 [7]芯片速查手册．中国自动化技术公司出版[M]，1995 [8]牛峰霞.水电站集水井水位自动控制[J].河北水利水电技术，2002 [9]王新房，夏建明.模糊控制在灌区水位自动控制中的应用[J].微电子学与计算机

[10]赵利明，张广辉.水塔水位自动控制系统[J].重庆电力高等专课学校学报，2000.[11]吴今哲，金永镐，崔叙进.水位自动控制器的研究[J].延边大学学报（自然科学版），2004，[12]刘刚 《弹片机原理及应用》 中国林业出版社主编； 致谢

这次毕业设计得到了很多老师、同学和同事的帮助，其中我的导师肖利君老师对我的关心和支持尤为重要，每次遇到难题，我最先做的就是向肖老师寻求帮助，而肖老师每次不管忙或闲，总会抽空来给我们大家上课面谈，然后一起商量解决的办法。在这里再次谢谢肖老师您辛苦了！

感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的伍远露、秦雄、高阳等同学，特别是伍远露同学，他在本次设计中给予我的无私帮助和厚爱，不只一次地帮助我，倾尽了他的所有心血给我提供技术上的指导，在这里再次谢谢伍远露同学，伍远露同学你辛苦了！和曾经在各个方面给予过我帮助的兄弟们，在大学生活即将结束的最后的日子里，我们再一次演绎了团结合作的童话，把一个比较复杂的，从来没有上手的课题，圆满地完成了。正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结的力量。

这次毕业论文能够最终顺利完成，归功于各位任课老师三年间的认真负责，使我能够很好的掌握专业知识，并在毕业论文中得以体现。也正是你们长期不懈的支持和帮助才使得我的毕业论文最终顺利完成。最后，向湖南工业大学物理与电子工程系的全体老师们再次表示衷心感谢：谢谢你们，谢谢你们三年的辛勤栽培！

第五篇：单片机课程设计论文

目录

题目：巡回检测报警控制系统

第一章 实验任务及要求............1功能描述................2元件选择.......................2

第二章系统总体设计方案................3键盘控制、LED数码显示、A/D数据采集、...........4第三章详细设计..........51.硬件电路设计.............6

a.硬件系统框图............7

b.组成部分原理图...............8

2.软件设计..........8

a.软件系统组成流图............8

b.如初始化、中断程序、显示模块等子程序流图.........9

c.子程序功能说明..............9

第四章测试............10

测试方法，过程及结果等........1

1第五章总结............11

参考文献.................1

2附录.............12

关键程序代码................1

3题目：巡回检测报警控制系统设计

第一章 实验任务及要求

功能描述：设计一个多路数据采集测控系统，具有控制及显示功能：

1．对多路模拟信号进行采集，将采集到的电压值通过LED显示出来。

2．设置被测量的阈值，对被测量进行临控，当达到阈值时，启动报警（如指示灯）或启动相应的设备（如直流电机）。

3．键盘可以控制在LED上显示哪一路被测量的值。

元件选择：80C51单片机、ADC0809、HD7279、74LS37

3第二章系统总体设计方案

设计思路如下：

1.4路模拟电压信号通过4个电位器提供0-5V的电压信号。

2.选择ADC0809芯片作为A/D转换器，4路输入信号分别接到ADC0809的IN0—IN4通道，每隔一定的时间采样一次，采完一路采集下一路，4路电压循环采集。

3.利用3个LED数码管显示数据，1个数码管用来显示输入电压路数，3个数码管用来显示电压采样值。

4.选择HD7279做键盘控制，键值显示相应通道采样值。

5.延时由8051来实现。

第三章详细设计

1.硬件电路设计：根据设计思路，硬件主要利用了单片机80C51实验平台上的ADC0809模数转换器、HD7279控制键盘以及LED显示输出等模块。

a.硬件系统框图:

A/D转换器大致有三类：一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近A/D转换器，精度、速度、价格适中；三是并行A/D转换器，速度快，价格也昂贵。

实验用的ADC0809属于第二类，是八位A/D转换器。每采集一次需100uS。A/D转换结束后会自动产生EOC信号，可以采用查询EOC信号方式，也可采用EOC中断方式来确定A/D转换是否结束。

b.ADC0809原理图以及与8051的接线

HD7279键盘控制LED显示

2.软件设计4