水塔水位测控 论文.docVIP

河南机电高等专科学校 课程设计报告 课程名称： 《计算机控制技术》 题 目： 水塔水位测控 专业班级： 生产过程自动化122 姓 名： 王艳涛 学 号： 121416233 成 绩： 2014年06月18日 设 计 任 务 书 课题简介：本设计是采用MCS51单片机为核心芯片,及其他相关硬件来实现的水位控制系统,并用五位七段共阴LED显示器示水位高度,检测水位数据。当水位低于用户设定的值时，系统会实施报警安全提示,并自动打开电机上水。当水位达到设定值时,系统停止报警，并自动关闭电机。当水位高于另一设定值时，系统再次报警，电机自动打开放水，直到水位正常，报警停止，电机自动关闭。 技术指标： 选用适当传感器进行水位实时检测 分析如何实现水位信息的采样处理 怎样通过算法实现水位的自动控制 提出适当的软件设计流程 掌握MCS51单片机的硬件结构与应用 熟悉五段数码管的使用 掌握水塔水位的测试方法 熟练掌握被控对象数学模型的建立 深入理解自动控制系统的原理 目 录 第1章 系统分析……………………………………………………… 1.1 功能简介 1.2 方案选择 第2章 硬件电路设计………………………………………………… 2.1 系统总体框图 2.2 系统组成? 2.3 各部分电路图 第3章 软件设计……………………………………………………… 3.1 主程序流程图 3.2 各主要功能子程序流程图 第4章 总结……………………………………………………… 设计中的优缺点 4.2 系统性能分析 附录A 硬件电路图………………………………………………… 参考文献………………………………………………… 第1章 系统分析 1.1 功能简介 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，二是五段数码管显示电路，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8S）之后，转去显示器的五位数码管电路。显示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，从而使对应的五位数码管，以显示不同的水位状态。水位检测结束，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的检测和显示，从而满足水位的要求。 1.2 方案选择 本设计用MCS51单片机为核心，由于单片机I/O管脚能够使用的只有P0口，而设计的要求是利用引脚输入信号并对信号进行处理，并且要输出水位显示，故障报警，水位报警，启动停止水泵等功能，这样一来我们只用单片机的P1引脚是远远不够的，（单片机的P1,P2和P3的部分引脚不能用来信号的输入输出）因此我利用MCS51对其引脚进行扩展，?通过MCS51的PC口进行信号的输入并利用MCS51的PA口连接五个数码管来显示实际水位，当水位在不同的位置时利用程序控制将在数码管上显示这段时间的水位。并利用延时子程序来延时，延时时间1S，每间隔1S系统将进行一次水位检测，当水位低于下限水位时将通过PC口输入信号并由MCS51将信号送到单片机，通过单片机来控制水泵工作，同样当水位上升到上限水位时将通过PC口输入信号并由MCS51将信号送到单片机，通过单片机的P1.6口来控制停止水泵工作，因此在设设计时我要设计一个延时子程序，延时时间2ms，通过延时子程序经过一段时间间隔后，再调用显示子程序。通过这种反复调用来实现LED显示器的动态扫描。 第2章 硬件电路设计 2.1 系统总体框图 硬件设计方框图如图2-1所示： 图2-1 2.2?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MCS51芯片。用LED灯来显示水位的高低。MCS51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