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《单片机原理与接口技术》课程设计题目：基于单片机的水位控制系统设计院系：工学院电气与电子工程系专业：自动化班级：自动化1202姓名：王学松学号：201202022007指导教师：张彦飞、刘晓明二〇一五年六月《单片机原理与接口技术》课程设计任务书一、基本情况学时：2周学分：1.5学分适应班级：自动化1201-1202二、进度安排本设计共安排2周，合计60学时，具体分配如下：动员及准备工作：1学时选题分组：1学时PROTEUS仿真软件使用讲解：8学时总体方案设计：8学时硬件设计：12学时PROTEUS仿真图绘制：4学时软件设计：12学时撰写设计报告：4学时制作答辩PPT：4学时答辩：4学时总结：2学时教师辅导：随时三、基本要求1、课程设计的基本要求《单片机原理与接口技术》课程设计的主要内容包括：理论设计与撰写设计报告等。其中理论设计又包括总体方案选择，硬件系统设计、软件系统设计；硬件设计包括单元电路，选择元器件及计算参数等；软件设计包括程序流程图和应用程序。程序设计是课程设计的关键环节，通过进一步完善程序设计，使之达到课题所要求的指标。课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结。2、课程设计的教学要求《单片机原理与接口技术》课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上，该课程考核按不及格处理。课程设计的分组：每3-4名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告。教学要求具体如下：（一）、掌握单片机应用系统开发、设计流程；硬件、软件的资源分配与规划。（二）、熟练硬件电路原理图的设计与绘制。（三）、掌握运用PROTUS进行软、硬件仿真调试能力。（四）、熟练运用C语言编写开发程序。（五）、熟练掌握制板及实物焊接技能。（六）、掌握单片机应用系统综合调试的方法、具备综合调试能力。四、设计题目及要求题目：水位控制系统要求：1、用51单片机完成设计。2、通过键盘设置其预定水位，根据水位不同控制电机的旋转。五、设计报告设计完成后，必须撰写课程设计报告。设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于2000字，图形绘制规范。设计报告的格式如下：1、封面2、摘要3、目录4、正文(1)所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；(2)方案选择及论证；(3)硬件电路设计及描述（包括硬件的选型及电路图、输入输出接线图等的设计）；(4)软件设计流程及描述（流程图及文字说明）；(5)源程序代码及调试；5、心得体会6、参考文献六、考核方法本课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100之间为优秀，80-89分之间为良好，70-79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以下为不及格。考核分三个方面进行：平时表现20%；设计过程25%；设计报告40%；设计答辩15%。有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理：1、设计期间累计迟到、早退达8次；2、设计期间累计旷课达6节；3、设计报告雷同率超过50%或无设计报告；4、不能完成设计任务，达不到设计要求。摘要液位测量广泛应用于工业、经济、生活等领域。本设计以水箱供水为模型，用于对水箱液位信号进行测量监控记录。基于单片机的液位测量装置具有测量准确、重复性好、功耗低、使用寿命长的特点，是广泛采用的技术。在深入学习科学发展观的同时，电子设备的设计也需融入可持续发展的设计理念。故此，在基于单片机的液位测量装置基础上，扩展实时监控、数据采集、计算机串行通信等功能，从而能够通过科学的方法将液位测量与统计科学结合，合理调度水资源，降低能源消耗。本文从系统方案选择与论证，硬件电路设计，系统软件与上位机软件设计等几个方面介绍了基于单片机的液位测量监控系统的设计过程，最终实现了液位的实时测量与监控。最后，本文总结了设计过程中出现的问题及解决方法，简要叙述了所获数据的处理方法，引出了进一步设计开发的思路。关键词：单片机测量监控通信目录第一章引言........................................................................................................................................................11.1设计目的...............................................................11.2设计要求...............................................................11.3基本功能...............................................................1第二章系统的总体设计.................................................................................................................................22.1水塔水位控制原理.......................................................22.2系统总体设计方案.......................................................2第三章硬件设计...............................................................33.1系统硬件方案...........................................................33.2主芯片AT89C51..........................................................33.3光报警及显示电路.......................................................43.4键盘连接电路...........................................................53.5复位电路...............................................................63.6晶振电路...............................................................7第四章软件设计...............................................................................................................................................84.1Keil软件...............................................................84.2程序流程图及其分析.....................................................84.3水位检测的主程序.......................................................9第五章Proteus设计与仿真.......................................................................................................................125.1元器件清单............................................................125.2基于单片机水位控制原理图..............................................125.3实验仿真结果..........................................................12心得体会.................................................................................................................................................................16参考文献.................................................................................................................................................................171第一章引言1.1设计目的液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。随着国家工业的迅速发展，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药等各行各业中。低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）得到广泛的应用，作为储存低温液体的容器要保证能承受其载荷；在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉气泡水位、除氧器水位、汽轮机凝汽器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证，因此一个安全合适的水位系统是很必要的。1.2设计要求利用单片机设计一个水位控制系统，要求用开关来模拟水位状态，当设定完水位后，系统根据水位情况控制电磁阀的开启和关断。具体要求如下：1、设计单片机工作系统电路。2、通过键盘设置其预定水位，根据水位不同控制电机的旋转。3、利用Protues进行仿真1.3基本功能本设计是采用AT89C51单片机为核心芯片，及其相关硬件来实现的水体液位控制系统，采用八个按键来模拟水位，CPU循环检测传感器输出状态，并用3位七段LED显示液位高度，检测液位数据，实时报警安全提示，当水体液位低于用户设定的值时，系统自动打开水泵上水，当水位到达设定值时，系统自动打开排水泵。2第二章系统的总体设计2.1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(底端靠近水池底部．不能过低，要保证有足够大的流水量)，B棒在上、下限水位之间，C棒在上限水位。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+5V连通。因此b、C两端的电压都为+5V即为“l”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“O”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。如图2-1所示。图2-1水塔水位控制原理图2.2系统总体设计方案系统的原理是采用8个按钮进行水位检测，在现场的3个不同的位置，由下至上测量水体的液位值,。并把这四个液位状态通过模数转换器传到单片机中,在通过3位七段