《单片机课程设计》报告

机械与车辆学院

《单片机课程设计》报告

（2013-2014学年第一学期）

课程设计题目：水塔水位控制系统

姓名：

学号：

班级：

指导老师：职称：

时间：

成绩：

《单片机课程设计》考查评分表

目录

一、课程设计性质和目的 (4)

二、课程设计的内容及要求 (4)

1、硬件设计 (4)

2、软件设计 (5)

3、功能要求： (5)

三、课程设计的进度及安排 (5)

四、设计所需设备及材料 (6)

五、设计思路及原理分析 (7)

六、流程图及程序编写 (7)

（1）根据功能要求画出控制程序流程图。 (8)

（2）根据控制程序流程图编写C51程序 (8)

七、调试运行 (10)

1、软件测试： (10)

2、硬件测试： (11)

八、结果及分析 (12)

九、心得体会 (13)

十、参考文献 (14)

十一、致谢 (14)

十二、附录 (15)

【1】整流器protel防真原理图： (15)

【2】数字时钟 (16)

一、课程设计性质和目的

单片机课程设计是《单片机原理与接口技术》课程与实验结束后的一门综合性实践课。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。所选题目《水塔水位控制》紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力。通过电路设计、安装、调试等一系列环节的实施，提高学生的单片机应用系统的设计能力。

相信本次的设计一定能够给老百姓的生活带来方便，也一定会具有广阔的市场前景，一定能够使我们电子设计能力得到很好的锻炼，使我们的理论和现实生活联系起来！

二、课程设计的内容及要求

1、硬件设计

（1）用80C51设计一个单片机最小控制系统。其中P1.0接水位下限传感器，P1.1接水位上限传感器，P1.2输出经三极管和电阻后接光电耦合器，通过继电器控制水泵，P1.3输出接LED，当出现故障时LED闪烁；当出现故障时报警。

（2）用塑料尺、导线等设计一个水塔水位传感器。其中A电级置于水位10CM处，接5V电源的正极，B级置于水位15CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.0口，C电级置于水位的20CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.2口。

（3）设计一个单片机至水泵的控制电路。要求单片机与水泵之间用反相器、光电耦合器和继电器控制，计算出LED限流电阻，接好继电器的续流二极管。

2、软件设计

（1）根据功能要求画出控制程序流程图。

（2）根据控制程序流程图编写C51程序

3、功能要求：

（1）水塔水位下降至下限水位时，启动水泵,水塔水位上升至上限水位则关闭水泵。

（2）水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。

（3）供水系统出现故障时，自动报警。

表1 水塔水位信号状态表

三、课程设计的进度及安排

9 检测验收、写课程设计报告1天

10 答辩1天

四、设计所需设备及材料

元件名原理图工作原理个数继电器线圈由电流产生电磁效应，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从而带动衔铁

的动触点与静触点（常开触点）吸

合。继电器一般有两股电路，为低

压控制电路和高压工作电路。

1

光电藕合器光的发射、光的接收及信号放

大。输入的电信号驱动发光二极管

（LED），使之发出一定波长的光，

被光探测器接收而产生光电流，再

经过进一步放大后输出。这就完成

了电—光—电的转换，从而起到输

入、输出、隔离的作用。光耦的第

1引脚接三极管的集电极，第5引

脚接继电器，第2和第4引脚接地，

第3和第6引脚悬空

1

PNP 三极管

三极管是一种电流放大器件，但

在实际使用中常常利用三极管的电

流放大作用，通过电阻转变为电压

放大作用。基极接P1.2口，发射机

接+5V电源，集电极接光耦第1引脚。

1

二极管单向导通，保护继电器； 1

电阻100欧 5

电阻4．7k 2

五、设计思路及原理分析

水塔水位控制原理图见图1，图中两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限，在正常供水时，水位应控制在两条虚线代表的水位之间。B测量水位下限，C测量水位上限，A接+5V，B、C接地。

图1 水塔水位检测原理图

水塔无水或水位低于下限水位时，B、C为断开，B、C两点电位为零(低电平“0” )，需要水泵供水，单片机输出低电平，控制电机工作供水。水位上升到B点，B接通，B点电位变为高电平“1”，C开关仍断开，C点仍为低电平，维持现状水泵继续供水。当水位上升到C点时，C接通。这时B、C均接通，B、C两点都为高电平，表示水塔水位已满，需水泵停止供水，单片机输出高电平，电机断电停止供水。水塔水位开始下降，水位在降到B点之前，B点电位为高、C点电位为低，单片机输出控制电平维持不变，仍为高。当水位降到B点以下，B、C两点电平都为低时，单片机输出控制电平又变低,水泵供水。

六、流程图及程序编写