水箱自动上水控制器
辽 宁 工 业 大 学
单片机原理与接口技术 课程设计(论文)
题目: 水箱自动上水控制器
院 (系): 电气工程学院 专业班级: 测控081 学 号: 080301003 学生姓名: 庞长勇 指导教师: 起止时间:2011.6.20-2011.7.3
辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 (论文)
课程设计(论文)任务及评语
院(系):电气工程学院 教研室:测控技术与仪器 注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
目 录
第1章 绪论 ........................................................ 1
1.1 概述 ......................................................... 1 1.2 单片机简介 ................................................... 1
第2章 工作原理及框图............................................. 3
2.1 系统概述及原理图 ............................................. 3
第3章 单片机水箱水位控制器硬件设计 ............................ 4
3.1 水箱给水设备原理 ............................................. 4 3.2传感器的选用.................................................. 5 3.3电磁阀的选择.................................................. 6 3.4时钟电路...................................................... 7 3.5 单片机复位系统 ............................................... 7 3.6 单片机与数码管的连接 ......................................... 8 3.7 单片机与ADC0804连接 ......................................... 9 3.8特点......................................................... 10
第4章 软件流程图 ................................................ 11 第5章 课程设计总结 .............................................. 12 参考文献 . .......................................................... 13 附录 Ⅰ 总体电路图 ............................................... 14 附录 Ⅱ 软件程序 ................................................. 15
第1章 绪论
1.1 概述
水箱水位控制系统是我国广泛应用的供水系统,传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,而自动控制的原理,一句用水量的变化自动调节协同的运行参数,保持水压恒定以满足用水要求,从而提高了供水系统的质量。而且成本低,安装方便,经过多次的实验证明,灵敏性好,是节约水源,方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。该系统采用单片机实现了水塔水位的自动控制,设计出一种成本低、高实用价值的水位控制器。它能自动完成上水停水的全部循环,保证液面高度处于较理想的范围内,它结构简单,制造成本低,灵敏度高,节约能源显著,适用于各种高层液体储存的理想设备。
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成本低、高实用价值的控制器。
单片机,一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分,它的诞生使众多自动化控制系统得以实现。单片机以它功能强大,设计简单,制造廉价,支持指令集较多。所以应用到众多系统开发中。
因此,基于单片机的水箱水位控制器研究有着重要的意义。
1.2 单片机简介
单片微型计算机简称单片机SCM(SingleChipMICroeomputer),也称作微控制,目前国外已普遍称之为微控制器MCU(MicroController Unit)。MicroController ,是把微型计算机主要部分都集成在一个芯片上的单芯片微计算机。鉴于它完全作嵌入式应用,故又称之为嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller) 。国内由于单片机一词已约定俗成,仍沿用至今,但应将单片机的“机”理解成为微控制器而不是微计算机。主要包括微处理器(CPU)、存储器(RAM,ROM) 、输入/输出接口(I/O),定时/计数器等功能部件。单片机自70年代问世以来,作为微型计算机一个很要的分支,应用广泛、发展迅速己经对人类社会产生了巨大影响。尤其是国
外Intel 公司生产的MCS-51系列单片机,由于其具有集成度高、处理能力强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉等优点,在我国己经取得了广泛的应用,智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成就。 单片机具有体积小、重量轻、功能强、功耗低、运行速度快、抗干扰能力强、性价比高、可靠性高等特点,结构灵活,数据基本上都在单片机内部传送,易于组成各种微机应用系统。在众多的通用型单片机里,以Intel 公司的MCS-51系列单片微型计算机最为著名。
2.1 系统概述及原理图
该系统由水位传感器、A/D转换器、电磁阀、时钟脉冲电路、单片机系统共同组成。水位传感器通过检测到的水位将检测到的模拟水位信号传送给A/D转换器,A/D转换器将其转换成数字量传送给单片机,单片机通过处理,将控制电磁阀的开关,以实现上下水的控制。系统框图如图2.1:
图2.1 系统原理图
第3章 单片机水箱水位控制器硬件设计
3.1 水箱给水设备原理
1、当传感器检测到水位处在高水位与底水位之间时,不执行任何操作。 2、当传感器检测水位低于0.1m 时,单片机发出指令,使电磁阀打开,往水箱里注水,当达到0.9m 时,发出中断申请,单片机停止工作,电磁阀关断。
3、当传感器检测水位高于0.9m 时,单片机发出指令,请求中断,电磁阀关断,停止注水。
根据以上的要求,该水位传感器报警器系统电路大致设计为下图3.1:
图3.1 水位传感器控制原理图
3.2传感器的选用
根据该次毕业设计要求,将感受到的水位信号传送到单片机,单片机内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较,得出偏差,然后根据偏差的性质,向给水电动阀发出" 开"" 关" 的指令,保证容器达到设定水位。、
3.3电磁阀的选择
直动式电磁阀:
原理: 电磁阀通过三极管、继电器来控制开断,PORT 端接单片机P1口,由于单片机复位后,P0-P3口均为高电平,由PORT 端接高电平,三极管发射极无电流流过,故开关处于关断状态。所以只有当PORT 端为低电平时,三极管发
3.8特点
自动上水阀的特点在于:1、全方位克服了各种缺点,仅需人工开一次水阀就完成了上水的全部操作。2、其结构简单,不易出故障,室内室外均可安装,维修方便,困扰自动上水阀推广的水垢问题迎刃而解。3、而且可以在不损坏装修的情况下为老用户进行安装。4、其制造成本比其它自动上水阀低得多,但却达到了最方便实用的效果--水满自动关水。总之,这种自动上水阀能达到低成本节水而且使用方便的目的。
第4章 软件流程图
图4.1 软件流程图
第5章 课程设计总结
本系统是以单片机AT89S52芯片为核心部件,根据要求通过AT89S52芯片实现对水箱自动上水的控制。
该设计是将水位传感器反馈的模拟信号传送给单片机,又单片机只识别数字信号,所以通过电流—电压转换电路将传感器输出的电流信号转换成电压信号,才可以驱动A/D工作,因此才可以将信号送入单片机芯片中去。单片机将通过传感器输出的信号识别当前的水位状况,根据传感器传出的信号决定电磁阀的关断,进而实现自动上水的功能。
参考文献
[1] 梅丽凤,王艳秋,任国臣等. 单片机原理及接口技术. 第3版. 北京:清华大学出
版社,2010(3)
[2] 张国雄,赵美蓉,崔天祥等. 测控电路. 第3版. 北京:机械工业出版社,2008 [3] 宋文绪,杨帆. 传感器与检测技术. 第2版. 北京:高等教育出版社,2009 [4] 王义方. 微型计算机原理及应用. 机械工业出版社,1997 [5] 王治刚. 单片机应用技术与实训. 清华大学出版社,2004
[6] 马家辰.MCS-51单片机原理及接口技术. 哈尔滨工业大学出版社,2007
ORG 0000H A JMP MAIN ORG 0060H
MAIN: MOV P1, #FFH MOV P3,#FFH
JNB P1.3 , AUT 程序
AJMP MEN END
自动模式子程序
AUT :NOP JNB P1.2 , LG JB P1.1 LD CLR P3.1 C LR P3.0
JNB 3.1 P1.6, Y1 CLR P1.4 Y1: JNB P1.7 ,Y2 CLR P1.5 Y2: ACALL DELAY AJMP AUT LDD: JNB P1.6 ,Y3 CLR P1.4 Y3: JB P1.7 Y2
SETB P1.5
本科生课程设计(论文)
;P1 P3口初始化置1 ;若手动在自动位置,跳到自动模式子
;否则转到手动模式子程序 ;空命令
;水位高—LG ;水位没低---LD ;M1已启动—Y1 ;否则启动M1 ;M2已启动---Y2 ;否则启动M2 ;延时1分钟 ;返回自动模式
M1(LDD 〈水位〈LD )
;单独运行
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AJMP Y2
LG: CLR P3.2 ;水位高报警 LD: AJMP MAIN ;返回主程序