论文答辩-基于单片机水塔水位控制器的设计

主程序流程图：
采用的是连续调 用子程序的方法， 这样能使程序的 结构更为简洁， 更具易读性，并 且这种模块化的 设计方法，也便 于程序设计人员 在设计程序中出 现错误时，找出 错误，进行修改。
测量子程序流程图：
超声波发生器T在某 一时刻发出一个超声 波信号，当这个超声 波遇到被测介质后反 射回来，就被超声波 接收器R所接收到。 这样只要计算出从发 出超声波信号到接收 到返回信号所用的时 间，就可以算出超声 波发生器与反射器的 距离，然后就可推算 出液位高度。
超声波接收电路
• 超声波接收头采用 与发射头配对的R， 先将超声波调制脉 冲转化为交变电压 信号，经运算放大 器放大后传送到音 频译码集成块 LM567CN的引脚3。 当输出端8脚由高电 平跃变为低电平时， 作为中断请求信号， 送至单片机处理。
报警电路
该系统采用的是声光报警，当系统 的液位超出或低于系统预先设定的 警戒水位时,蜂鸣器就会响铃同时相 应的发光二极管会发亮以提醒工作 人员注意并进行监控。该系统采用 了2只发光二极管分别代表超最高 警戒水位和超最低警戒水位,并用1 只蜂鸣器来进行报警。当液位高于 最高警戒水位时，P2.5为低电平， LED1发光；当液位低于最低警戒水 位时，P2.4为低电平，LED2发光； 当水位超最高警戒水位和超最低警 戒水位时，蜂鸣器都会响，系统自 动报警。
系统软件设计
该系统的软件部分采用模块化的程序 设计,由主程序、温度补偿模块、显示 模块、报警模块、超声波液位检测模 块等6 个子模块组成。先由主程序完 成系统初始化、系统自检以及子模块 的调用；温度补偿模块可以自动完成 对不同环境温度下的声速计算；超声 波驱动模块和液位测量模块完成液位 的测量和计算工作,并存入到数据存储 器中；报警模块在水位超过最高警戒 水位或低于最低警戒水位时进行声光 报警；电机驱动模块根据测量到的水 位对水泵进行相应的控制；显示模块 不仅能对水位进行跟踪和显示数据还 可以显示当前温度
else {Warm = 1; } } else { Warm = 1; Motor1 = 0; Motor2 = 0; }
//其他情况 电机停止
报警模块
系统仿真
• 仿真部分我是用Proteus软件模拟仿真一座 25.5米的水塔，最高警戒水位为23米，最 低警戒水位为5米。
总 结
本次毕业设计，我通过咨询导师和到学校图书馆查阅相 关论文文献和参考书籍，熟悉了水塔水位控制器的工作 原理、特点、发展现状和趋势。经过对比各种方法的优 缺点和适用环境以及方案论证，我选用了超声波测量液 位法。硬件电路设计部分介绍了时钟电路、复位电路、 超声波发射接收电路等硬件电路的工作原理以及主控芯 片的选择和功能特性。系统软件采用的是模块化设计， 根据硬件电路写出各模块的流程图并用C语言编写了程 序。用Proteus软件进行了调试和仿真，系统模拟仿真的 结果表明：该控制器结构简单，准确度较高，且系统在 运行稳定性方面有较理想的结果，在现实应用中应该能 正常实现其作用。
谢谢刘晖老师的热心指导和帮助 谢谢余祥同学的支持和帮助
感谢答辩组的老师们于百忙 之中抽出时间来为我们组织 答辩
谢谢观赏
下面我为大家演示系统模拟仿真
请刘老师及各位老师批评指正
Make Presentation much more fun
基于单片机水塔水位 控制器的设计
指导老师：刘晖老师
答 辩 人：庞思雨
机电0902班 200979250406
本次设计的总体思路 硬件电路设计 系统软件设计 系统模拟仿真 总结
总体思路
本次设计研究的总体思路如下： （1）利用超声波进行水位高度的检测：用超声波液位测量 法检测水位。 （2）对输出信号进行处理：检测后需对输出信号进行处理， 以便单片机能够接收和处理。 （3）单片机控制：单片机对输入的检测信号以及温度补偿 进行分析和处理，从而发出相应的控制信号。 （4）显示电路、电机驱动电路和报警电路则根据单片机发 出的控制信号，作出相应的动作。 （5）我们通过硬件设计可以形成一个大概的软件设计思路。 只要首先设计水位控制主程序，然后再根据所设计的电路， 设计一系列的报警电路程序、显示电路程序、电机控制电路 程序等程序。相应的主程序和子程序设计完毕后，再经过软 件模拟仿真，则水塔水位控制系统的设计就大致形成了。
硬件电路设计
超声波发射电路
• 由单片机P1.1端口输出 的40KHz方波信号一路 经一级反相器送到超声 波换能器的一个电极， 另一路经两级反相器连 接到换能器的另一个电 极。输出端采用两个反 相器并联，可以提高驱 动能力；上拉电阻R6、 R3不仅可以提高反相 器输出电平的驱动能力， 还能增强超声波换能器 的阻尼效果，缩短自由 振 荡 的 时 间 。
电机控制电路
该系统采用的是步进电机驱 动芯片 L293D。这种芯片有 很多的优点：电机可以四角 限运行、电流连续、低速平 稳性好、电机停止时有微振 电流，起到“动力润滑”的作 用，还可以消除电机正反转 时的静摩擦死区等。其中引 脚 EN1、EN2是使能信号， IN1、IN2为电机正反转的方 向控制信号。当引脚N1、 IN2分别为1，0时，电机正 转，反之，电机反转。实现 加水和排水。
电机驱动模块
if(Value > LevelMax) //高于最高警戒水位 { Motor1 = 1; //反转 Motor2 = 0; Warm } else if(Value >= LevelMax) //等于最高警戒水位将开始 标志置0 证明加水完毕// { StartFlag = 0; } else if((Value < LevelMin)||StartFlag) //低于最低警戒 水位 { Motor1 = 0; //正转 Motor2 = 1; if(Value < LevelMin) //低于最低水位报警 { StartFlag = 1; //开始加水后将开始标志 置1 表示开始加水到最高标志不置位会只加到最低 警戒水位 Warm = 0;}