单片机控制系统控制水箱
C51单片机设计的水箱温度PID控制系统的程序 PID控制程序
ES=1; TR0=1; TR1=1; high_time=50; low_time=50; PIDInit ( &spid ); // Initialize Structure spid.Proportion = 10; // Set PID Coefficients spid.Integral = 8; spid.Derivative =6; spid.SetPoint = 100; // Set PID Setpoint while(1) {
C51 单片机设计的水箱温度 PID 控制系统的程序 PID 控 制程序
此系统是基于 PID 的单片机温度控制系统，我在网上搜到一段完整 的程序，并按他的程序做出了相应的 proteus 硬件仿真，但 是并没有达到预期的效果.待提高。
程序如下：
#include＜reg51.h> #include＜intrins.h> #include＜math.h> #include＜string.h> struct PID { unsigned int SetPoint; // 设定目标 Desired Value unsigned int Proportion; // 比例常数 Proportional Const unsigned int Integral; // 积分常数 Integral Const unsigned int Derivative; // 微分常数 Derivative Const unsigned int LastError; // Error[-1] unsigned int PrevError; // Error[-2] unsigned int SumError; // Sums of Errors }; struct PID spid; // PID Control Structure
基于单片机的水温水位控制系统设计
基于单片机的水温水位控制系统设计设计基于单片机的水温水位控制系统需要考虑多个方面，包括硬件设计、传感器选择、控制算法等。
下面是一个简单的框架，供参考：1. 系统架构设计：•确定系统的功能模块，包括水温控制、水位控制、传感器接口、用户界面等。
2. 硬件设计：•选择合适的单片机，考虑到控制的实时性，通常选择性能较高的单片机，如Arduino、STM32等。
•设计电源电路，确保系统能够稳定工作。
•选择和设计合适的传感器接口电路，如温度传感器、水位传感器等。
3. 传感器选择和接口设计：•温度传感器：选择合适的温度传感器，如DS18B20，并设计接口电路进行连接。
•水位传感器：选择水位传感器，如浮球开关传感器，超声波水位传感器等，并设计接口电路。
4. 用户界面设计：•设计一个简单的用户界面，可以使用液晶显示屏（LCD）、LED 指示灯等，以显示当前水温、水位状态等信息。
•如果有需要，可以加入按键、旋钮等元件，以便用户进行设置和操作。
5. 控制算法设计：•制定水温和水位的控制算法，考虑到系统的实时性和稳定性。
•温度控制：可以使用PID（比例-积分-微分）控制算法，根据温度传感器的反馈调节加热器或冷却器的工作状态。
•水位控制：可以根据水位传感器的反馈，控制水泵的启停，以维持水位在设定范围内。
6. 通信模块设计（可选）：•如果需要，可以考虑加入通信模块，如Wi-Fi模块、蓝牙模块，使系统可以通过手机或电脑进行远程监控和控制。
7. 安全保护设计：•考虑加入安全保护机制，如过温保护、过水位保护等，以确保系统运行的安全性。
8. 软件编程：•编写单片机的控制程序，根据设计的算法进行编程。
•确保程序的鲁棒性，考虑异常情况的处理。
9. 调试和测试：•在实际硬件上进行调试和测试，确保系统稳定可靠。
10. 性能优化：•对系统进行性能优化，如功耗优化、响应速度优化等。
以上是一个基本的设计框架，具体的实现需要根据具体需求和条件进行调整。
基于单片机的水温水位控制系统设计
四、结论
基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有结构简单、成本低、可靠性 高等优点。通过实时监测和控制水箱的水位和水温，可以满足不同用户的需求。 此外，通过优化系统的硬件设计和软件设计，可以进一步提高系统的性能和可靠 性。这种系统不仅可以应用于家庭用水领域，也可以应用于工业生产中的液体控 制，具有广泛的应用前景。
1、抗干扰设计
由于环境因素和设备本身的影响，系统可能会受到干扰。因此，需要在硬件 设计和软件设计中加入抗干扰措施，如滤波电路、软件去抖动等。
2、节能设计
为了降低系统的功耗，可以在软件设计中加入休眠模式和唤醒模式。当系统 不需要工作时，可以进入休眠模式，降低功耗。当有数据需要处理时，系统被唤 醒，进入工作状态。
2、软件设计
系统的软件设计主要实现以下功能：数据的采集、处理、显示和控制。首先， 单片机通过水位传感器和水温传感器采集当前的水位和水温数据。然后，单片机 对采集到的数据进行处理，判断水位和水温是否正常。如果异常，则启动相应的 执行机构进行调节。最后，单片机将处理后的数据通过显示模块进行显示。
三、系统优化
六、结论
本次演示设计了一种基于单片机的水温水位控制系统，实现了温度和水位的 自动检测、调节和控制。该系统具有成本低、可靠性高、易于实现等优点，同时 支持远程控制和节能模式等功能。在家庭、工业和科学研究中具有广泛的应用前 景。
参考自动化技术的普及，智能化设备在日常生活和工业生产中 的应用越来越广泛。其中，基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有重要 应用价值。这种系统可以实现对水箱水位和水温的实时监测和控制，以适应不同 的应用需求。
系统软件采用C语言编写，主要包括以下几个部分：数据采集、数据处理、 控制输出和远程通信。
1、数据采集：通过I/O端口读取DS18B20和超声波水位传感器的数据。
基于单片机的水箱控制器设计
后的数据送入单片机。单片机经过处理控制水泵
的运转以及安全报警，同时通过2位八段LED显示
器显示出液位值。
系统框图
水箱 水泵
电容 传感器
放大电路
A/D转换
单片机
显示 报警设备
传感器系统设计
当可测量液位H = 0 时，不锈钢壳体与 同轴感应电极构成的金 属圆柱形电容器之间存 在电容C0，根据文献得 到电容量为： 2 0 L C0 R1 ln R0
P2.6
P2.5
P2.4
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
C
A
L
C
E
Q
1
RESET
X
X
T
T
V
INT0
INT1
R
T C A
P1.0 A
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
W
VSS
X
X
R C L
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T
D
D
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D
0 2 1
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
Q
统，就可以最大限度地避免事故的发生几率，同
时也能节省资源并能有效提高生产效率。
设计方案
本设计采用筒式电容传感器采集液位的高 度。主要利用其两电极的覆盖面积随被测液体液 位的变化而变化，从而引起对应电容量变化这一 关系进行液位测量。模拟量送入ADC0809转换 成数字量，ADC0809与单片机相连接，把转换
基于单片机的水箱控制系统
一水箱控制系统的模型分析和设计1.系统的模型分析系统由以下几个部件组成：储水箱，潜水泵，变频器，控制器，出水管。
系统有一个出水通道，一个输水通道。
通过潜水泵向储水箱输水，以平衡出水道的水量流失，使水箱液面维持恒值。
水箱的液位值有一只压力传感器测得，并通过A/D转换传输到控制器。
控制器通过计算得出控制量，输送给变频器，变频器根据控制量向潜水泵输出功率，以控制潜水泵的抽水效率。
系统原理图如图1所示：图1.由此可以建立系统的方框图：控制对象：水箱液位操纵变量：输水流量Q1扰动量:出水量Q2控制器：C51单片机执行机构：潜水泵（变频器）f二．主控制器硬件设计1.概述主控制器包括以下模块:中央处理器，A/D转换器，D/A转换器，串口通信电路，数字显示器，键盘，蜂鸣警告器。
使用ALTIUM DESIGNER 8.0软件，设计集成电路板，将上述模块集成到一块小型的电路板上。
2.中央处理器——AT89C55单片机因为系统是一个液位控制系统，控制精度并不要求十分高（控制在毫米级即可），控制速度不要求十分快。
因此考虑到性能及成本问题，选用atmel公司的AT89C55单片机。
AT89C55单片机的性能参数为：DIP40封装，32个I/0口（P0_0~P3_7），8个中断源，3个计时/计数器，256字节RAM，20字节ROM,时钟频率，12MHz。
处理器接线如图8所示：图8处理器有8个空余管脚暂未使用，以后可根据需要作功能扩展。
3.模/数转换器——ADC0804要对水箱液位进行控制，首先要将水箱的即时数据采集给中央处理器。
通过置于水箱中的压力传感器将水箱液位转换为电信号（0~5V电压信号或4~20mA电流信号），传输到模/数转换器，通过转换，将电信号模拟量变为数字量，供中央处理器处理。
在这里采用NSC公司的ADC0804作为模/数转换器。
ADC9804接受典型的传感器输入电信号，8位数据并行输出。
它的处理速度为100μs，无论从速度还是精度（8位）都已经可以满足要求。
单片机水箱水位控制系统 硬件框图 流程图 电路图 汇编源程序概要
单片机水箱水位控制系统+硬件框图+流程图+电路图+汇编源程序单片机水箱水位控制系统+硬件框图+流程图+电路图+汇编源程序（A）．RST/VPD（9脚）：RST即为RESET，VPD为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。
当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。
当VCC 发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VPD（+5V）为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。
（B）．ALE/ P （30脚）：当访问外部存储器时，ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在P0口的低（C）．PSEN(29脚):片外程序存储器读选通输出端,低电平有效。
当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期PESN两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。
当访问外部数据存储器期间，PESN信号将不出现。
（D）．EA/Vpp（31脚）：EA为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。
当EA端保持高电平时，单片机访问片内程序存储器4KB （MS—52子系列为8KB）。
若超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。
当EA端保持低电平时，无论片内有无程序存储器，均只访问外部程序存储器。
对于片内含有EPROM的单片机，在EPROM编程期间，该引脚用于接21V 的编程电源Vpp。
4.输入/输出（I/O）引脚P0口、P1口、P2口及P3口(A).P0口（39脚～22脚）：P0.0～P0.7统称为P0口。
当不接外部存储器与不扩展I/O接口时，它可作为准双向8位输入/输出接口。
当接有外部程序存储器或扩展I/O口时，P0口为地址/数据分时复用口。
它分时提供8位双向数据总线。
论文网对于片内含有EPROM的单片机，当EPROM编程时，从P0口输入指令字节，而当检验程序时，则输出指令字节。
(B).P1口（1脚～8脚）：P1.0～P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O接口使用。
单片机控制水箱液位闭环PID控制实验
单片机控制水箱液位闭环PID控制实验一、实验目的1、加深理解AD、DA在单片机中的应用；2、了解脉宽调制电路的工作原理；3、理解PID在闭环控制中的作用；二、实验器材1、主控屏及电源2、DCP-002单片机89S51电路3、DCP-003键盘及LED数字显示电路4、DCP-0010A/D转换电路5、DCP-0011D/A转换电路6、DCP-005信号叠加电路7、DCP-009脉宽调制电路8、DCP-0019压力变送器电路9、万用表及导线三、实验原理如下图为单回路水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。
本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。
根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，PID控制器用单片机控制。
当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。
合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。
反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。
因此，当一个单回路系统组成好以后，如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。
一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。
一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。
比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。
比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。
PID算法即是对误差量E及E的历史进行某种线性组合得到控制量的算法.一般形式：Up=P*E;Ui=i*(E+E_1+E_2+...) E_n为之前的第n次误差．Ud=i*(E-E_1)U=Up+Ui+Ud; U为PID控制输出量．上式中Ui的计算不太方便，长时间单方向的累加将可能出现溢出，于是将上式改为如下所示的增量形式：Up=p*(E-E_1) 比例项增量Ui=i*(E-2*E_1+E_2) 微分项增量Ud=i*E 积分项增量U=Uout_1+Up+Ui+Ud U为PID控制输出量,Uout_1为前次PID输出值Uout=U 保存本次值给定原理框图四、实验步骤1、液位对象硅X型压力传感器的VCC接5v电源，GND接电源的GND；V out+、V out-分别接DCP-0019上的Vin1和Vin2。
单片机水箱水位控制系统硬件框图流程图电路图汇编源程序.
单片机水箱水位控制系统+硬件框图+流程图+电路图+汇编源程序
单片机水箱水位控制系统+硬件框图+流程图+电路图+汇编源程序给水泵电机主控回路图如下：三本系统8051单片机控制部分结构本系统采用8051单片机，引脚具体控制如下：P1口和P3口为输入输出检测信号和控制信号。
下面是8051芯片引脚具体分配：P1.0：水位低低输入信号。
（低0 高1）P1.1：水位低输入信号。
（低0 高1）P1.2：水位高输入信号。
（高1，低0）P1.3：手动与自动转换输入信号。
（手动1，自动0）P1.4：M1起动KM1控制输出信号。
（手动1，自动0）P1.5：M2起动KM1控制输出信号。
（手动1，自动0）P1.6：M1开关状态输入信号。
（开0，关1）P1.7：M2开关状态输入信号。
（开0，关1）P3.0：水位低低报警输出信号。
论文网
P3.1：水位低报警输出信号。
P3.2：水位高报警输出信号。
P3.4：手动起动M1输入信号，低电频有效动作。
P3.5：手动起动M2输入信号，低电频有效动作。
P3.6：手动停M1输入信号，低电频有效动作。
P3.7：手动停M2输入信号，低电频有效动作。
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基于AT89C51单片机的课设--水箱水位控制
摘要本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以AT89C51单片机为核心控制的水箱的水位，并实现了手动废水排放和手动进水、自动切换功能。
该系统操作方便、性能良好，比较符合电厂生产用水系统控制的需要。
本文还详细的给出了相关的硬件框图和软件流程图，并编制了该C语言程序。
关键词：单片机水位控制目录一．目的意义 (3)二．系统分析设计 (3)1.系统总体设计 (3)2.相关器件 (3)3.相关电路 (4)4.总体电路 (9)5.部分电路仿真 (9)三．软件设计 (12)（一）程序流程图 (12)（二）源程序 (15)四．调试仿真 (17)五．课程设计心得体会 (19)六．期望成绩 (19)一．目的意义800立方米由两台给水泵机组、水箱和三只浮球开关组成，其系统结构如图：其中M1、M2为给水泵机组，LG、LD、分别为水位高、水位低、浮球开关，当水位低低（小于50开度）时LDD闭合，当水位低（小于75开度）时LD闭合，当水位高（大于90开度）时LG闭合。
二．系统分析设计1.系统总体设计本系统分两部分控制水位的高低，手动不分用于排出废水和需要时快速降低水位，此时两个电动机一起将水抽出。
自动部分当水位低于50%时，开关K3开启两个电动机一起工作加水，当水达到70%时K4一个电动机加水时水位稳定升高，当水过90%接近100%时K5开启水位稳定降低。
水位高低以及开关的控制通过传感器开端开关。
由于传感器模块不能模拟所以本系统仿真时用模拟水箱代替。
本系统用模拟水箱模拟。
经过调试系统，测得以下数据：水位从50%--70%，两台泵运行需要约10分钟；水位从70%--90%，一台泵运行需要约15分钟。
水箱的水位一般保持在70%--90%。
2．相关器件单片机AT89C51电动机MOTOR差动放大器(TIP32,BC182)LED灯开关模拟水箱3.相关电路差分放大器也叫差动放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器，有时简称为“差放”。
基于单片机的水温水位控制系统设计
基于单片机的水温水位控制系统设计一、引言随着科技的不断发展，单片机技术在各行各业的应用越来越广泛，其在控制系统中的应用也越来越普遍。
水温水位控制系统在工业生产、农业灌溉和家用设备中都有着重要的作用。
本文将介绍基于单片机的水温水位控制系统的设计原理和实现方法。
二、系统设计原理1. 水温控制原理水温控制是指根据水的温度来控制加热或散热装置，使水温保持在设定的范围内。
在本设计中，使用DS18B20数字温度传感器来检测水温，当水温超过设定温度时，控制加热装置进行加热；当水温低于设定温度时，关闭加热装置或者进行散热。
2. 水位控制原理水位控制是指根据水位高低来控制水的进出，保持水位在设定范围内。
在本设计中，使用水位传感器来检测水位高低，当水位低于设定水位时，控制水泵进行进水；当水位高于设定水位时，关闭水泵或者进行排水。
三、系统硬件设计1. 单片机选择在本设计中，选择常用的STM32系列单片机作为控制核心，其具有强大的计算能力和丰富的外设接口，非常适合控制系统的设计。
2. 传感器选择选择DS18B20数字温度传感器和水位传感器作为水温水位检测的传感器，其精度高、响应快、稳定性好，能够准确地检测水的温度和水位。
3. 控制装置选择根据水温水位的检测结果，使用继电器、电磁阀等控制装置来控制加热装置和水泵的启停，实现对水温水位的精确控制。
四、系统软件设计1. 温度和水位检测编写相应的程序，通过单片机与温度传感器和水位传感器进行通信，实时获取水温水位的数据，并进行相应的处理。
2. 控制策略设计根据水温水位的检测数据，设计控制策略，确定加热装置和水泵的启停时机，使系统能够快速、稳定地对水温水位进行控制。
3. 人机交互界面设计设计人机交互界面，通过LCD显示屏或者触摸屏，实时显示水温水位的数据和系统工作状态，提供操作界面，方便用户对系统进行监控和控制。
五、系统实现和调试在硬件和软件设计完成后，进行系统的实现和调试，验证控制系统的准确性和稳定性，根据实际情况进行相应的调整和优化。
基于单片机的水箱控制系统设计
目录：摘要 (2)引言 (3)第一章 AT89C51单片机系统简介 (4)1.1 AT89C51单片机说明 (4)1.2时序 (5)1.3引脚极其功能 (7)第二章水箱给水设备的系统构成 (11)2.1外部硬件结构 (11)2.2本系统采用8051单片机控制部分结构 (12)第三章本系统的工作原理 (14)3.1工作原理 (14)3.2 主程序框图 (14)3.3 自动模式子程序： (15)3.4 手动模式子程序： (16)总结.................................................................................................... 错误!未定义书签。
致谢 (18)参考文献: (18)附录： (19)本系统程序清单 (19)系统电路示意图 (21)摘要本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以AT89C51单片机为核心控制工厂的水箱的水位，并实现了报警和手动、自动切换功能。
该系统操作方便、性能良好，比较符合工厂生厂用水系统控制的需要。
本毕业论文还详细的给出了相关的硬件框图和软件流程图，并编制了该汇编语言程序。
关键词:单片机系统控制核心精度ABSTRACTThe purpose of single-chip system design is the application of single-chip control technology, to AT89C51 as the core to control the water level in water tank factory, and the realization of the alarm and manual, automatic switching function. The system is easy to operate, good performance, more in line with Health Works plant needs water system control. This article also gives a detailed diagram of the related hardware and software flow chart, and the preparation of the assembly language program.KEYWORDS: MCU、system control 、coer、precision引言漫步在繁华的现代化的大都市的大街上，随时都可以看到街上有很多可以用卡取钱的机器(ATM自动柜员机)，十字路口的交通灯。
单片机水位控制系统设计
单片机水位控制系统设计机电工程学院11级机制x班 xxx摘要：本文介绍一种单片机水箱水位控制系统，通过单片机进行水箱高低水位的监测，用数码管显示水位状况，分为缺水、水位低、水位中、水位高和水满5档。
根据检测结果控制电磁阀、水泵电动机等，当水箱缺水时开始注水；当水箱水满时，停止注水，保证水箱水位维持在一定的范围内。
关键词单片机水位前言单片机是计算机技术发展到一定阶段的产物，基于单片机自身的特点，开发的智能化、自动化设备或控制产品广泛应用于工业、农业和国防工业各领域，极大促进了产品技术水平的提高。
本次所设计的水位控制系统要求通过单片机控制的方法来进行实时水位的监测，用数码管显示水位状态，分为缺水、水位较低、水位中间、水位较高和水满5档。
根据水位检测结果通过单片机I/O口控制继电器、电磁阀、水泵电机等电器元件，完成当水箱缺水时注水；当水箱水满时，停止水泵电机完成注水，最终使水箱水位维持在一定的范围内。
系统控制原理1. 程序存储器扩展利用8031单片机实现水位控制，由于8031片内没有程序存储器，需要扩展2K的EPROM（型号2716），单片机与EPROM的连接框图如图1所示。
图 12. 水箱水位检测电路在水箱水位检测电路中，四个常开型干黄管H1～H4安装在水箱里四个不同高度的位置，连线经光电隔离后分别接上拉电阻输入到单片机I/O 端口。
由于普通水具有导电特性，当水位上升到一定高度时，相应的干黄管导通，如同开关闭合，经光电耦合输入给单片机I/O 端口的为低电平信号；否则为高电平信号。
+5VR110kR210kR310kR410k+12VR510kH1H2H3H4K1K2K3K018 29 8031 30 19 单 片 机 9 P0 P2.2 OEEPROM A0 2716 D A8 A1074LS373其中光电耦合器亦称光电隔离器或光耦合器，简称光耦。
它是以光为媒介传输电信号的一种“电一光一电”转换器件，由发光源和受光器两部分组成。
基于单片机控制的水箱水位自动控制原理
基于单片机控制的水箱水位自动控制原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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基于单片机的水箱水位控制系统
题目：基于单片机的水箱水位自动控制系统英文题目：The water tank level automatic control system based on microcontroller二零一二年月日摘要大型水箱是很多公司生产过程中必不可少的部件，它的性能和工作质量的优良不仅仅对生产有着巨大的影响，而且也关系着生产的安全。
在过去，大量的对水箱操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控水箱的环境，夜间的监控等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监则器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。
所以，对水箱控制，如果能够使用精密的而且完全会严格按照生产规定运行的自动化系统，可以最大限度的避免事故的几率，同时也能节省资源并能有效提高生产的效率。
本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以单片机为核心控制水箱的水位，并实现了报警和水位显示、自动控制等功能。
该系统操作方便、性能良好，比较符合生产生活用水系统控制的需要。
关键词：单片机；水箱水位；自动控制；水位显示；报警ABSTRACTLarge water tanks are a lot of companies essential to the production process of parts, its performance and the quality of work not only on production of the fine has enormous influence, but also the safety of production. In the past, many of the tanks are operated by the staff to operate, so that artificial means a lot of drawbacks, such as the water level control, water tanks at all times to monitor the environment, and so on the night of monitoring, the operator slightly negligence, or damage to the Summary of the monitoring device will bring irreparable damage will be even more serious crisis in production, such as the personal safety of staff. Therefore, control of water tanks, if the use of sophisticated and can totally be run in strict accordance with the provisions of the automated production system that can maximize the chances of avoiding accidents, but also save resources and can effectively improve the efficiency of production.The purpose of single-chip system design is the application of single-chip control technology, to 8051 as the core to control the water level in water tanks, and of the alarm and manual, automatic switching function. The system is easy to operate, good performance, more in line with the power to control the production of the necessary water system.KEY WORDS: Single chip microcomputer ；V oluntarily control the Lever level ；Relay；Auto-protecting；Alarm目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................................................................. 错误！未定义书签。
基于单片机的水箱控制系统的设计
基于单片机的水箱控制系统的设计水箱控制系统是一种用于智能化控制水箱水位、供水和排水的设备。
它主要由单片机、传感器、执行器和人机界面组成。
本文将详细介绍水箱控制系统的设计思路和具体实现。
一、设计思路水箱控制系统的设计目标是实现对水箱水位的自动控制，保持水箱水位在合理范围内，同时能够自动供水和排水。
为了达到这个目标，可以按照以下步骤进行设计：1.确定控制策略：根据水箱的不同需求，确定控制策略。
例如，可以通过浮球传感器来检测水位，当水位低于预设值时，自动启动水泵进行供水；当水位高于预设值时，自动启动排水泵进行排水。
2.选择合适的传感器和执行器：根据控制策略确定需要使用的传感器和执行器。
例如，可以选择水位传感器、温度传感器和电磁阀作为传感器和执行器。
3.设计硬件电路：根据传感器和执行器的特点，设计硬件电路。
例如，使用单片机作为控制核心，将传感器和执行器连接到单片机的输入输出口。
4.编写控制程序：根据控制策略和硬件电路，编写控制程序。
例如，通过单片机的输入引脚读取传感器的数值，通过输出引脚控制执行器的开关。
5.设计人机界面：为了方便用户操作和监控水箱的工作状态，设计一个简单直观的人机界面。
例如，可以使用液晶显示屏显示水箱的水位和温度，使用按键进行参数设置。
二、具体实现1.控制策略：我们选择使用浮球传感器来检测水位。
当水位低于预设值时，自动启动水泵进行供水；水位高于预设值时，自动启动排水泵进行排水。
2.传感器和执行器选择：选择合适的浮球传感器、温度传感器、水泵和排水泵。
3.硬件电路设计：将传感器和执行器连接到单片机的输入输出口。
通过电平转换电路将传感器的模拟信号转换为单片机可以接受的数字信号。
4.控制程序编写：编写控制程序，通过配置单片机的输入输出口，实现对传感器和执行器的控制。
例如，通过读取浮球传感器的数值来判断水位高低，控制水泵和排水泵的开关。
5.人机界面设计：设计一个简单直观的人机界面，可以使用液晶显示屏显示水位和温度，使用按键进行参数设置。
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摘要本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以8051单片机为核心控制庆丰热电公司的800立方米的水箱的水位，并实现了报警和手动、自动切换功能。
该系统操作方便、性能良好，比较符合电厂生产用水系统控制的需要。
本文还详细的给出了相关的硬件框图和软件流程图，并编制了该汇编语言程序。
关键词：单片机水位控制报警目录摘要 (1)目录 (2)一、单片机的说明 (3)1、8051单片机简介 (3)2、单片机的时序 (5)3、引脚极其功能 (6)二、水箱给水设备系统的构成 (10)三、本系统8051单片机控制部分 (12)四、本系统的工作原理 (13)五、主程序框图 (14)六、本系统程序清单 (17)七、附录：本系统电路图 (21)一 8051单片机系统说明1． 8051单片机简介目前，8051单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统，以增强人机对话的功能。
89C51是Intel公司生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。
每一个单片机包括：一个8位的微型处理器CPU；一个256K的片内数据存储器RAM；片内程序存储器ROM；四个8位并行的I/O接口P0-P3，每个接口既可以输入，也可以输出；两个定时器/记数器；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART的串行I/O口；片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。
最高允许振荡频率是12MHZ。
以上各个部分通过内部总线相连接。
下面简单介绍下其各个部分的功能。
中央处理器CPU是单片微型计算机的指挥、执行中心，由它读人用户程序，并逐条执行指令，它是由8位算术／逻辑运算部件(简称ALu)、定时／控制部件，若干寄存器A、B、B5w、5P以及16位程序计数器(Pc)和数据指针寄存器(DM)等主要部件组成。
算术逻辑单元的硬件结构与典型微型机相似。
它具有对8位信息进行+、-、x、/ 四则运算和逻辑与、或、异或、取反、清“0”等运算，并具有判跳、转移、数据传送等功能，此外还提供存放中间结果及常用数据寄存器。
控制器部件是由指令寄存器、程序计数器Pc、定时与控制电路等组成的。
指令寄存器中存放指令代码。
枷执行指令时，从程序存储器中取来经译码器译码后，根据不同指令由定时与控制电路发出相应的控制信号，送到存储器、运算器或I／o接口电路，完成指令功能。
程序计数器Pc 程序计数器Pc用来存放下一条将要执行的指令，共16位．可对以K字节的程序存储器直接寻址c指令执行结束后，Pc计数器自动增加，指向下一条要执行的指令地址。
CPU功能，总的来说是以不同的方式，执行各种指令。
不同的指令其功自略异。
有的指令涉及到枷各寄存器之间的关系；有的指令涉及到单片机核心电路内部各功能部件的关系；有的则与外部器件如外部程序存储器发生联系。
事实上，cRJ是通过复杂的时序电路完成不同的指令功能。
所谓cRJ的时序是指控制器控照指今功能发出一系列在时间上有一定次序的信号，控制和启动一部分逻辑电路，完成某种操作。
]2[2．时序1．时钟电路 M田—51片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTALI 和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端。
时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。
采用内部方式时，在C1和C2引脚上接石英晶体和微调电容可以构成振荡器，振荡频率的选择范围为1．2—12MHZ在使用外部时钟时，XTAL2用来输入外部时钟信号，而XTALI接地。
2．时序 MGL5l单片机的一个执器周期由6个状态(s1—s6)组成，每个状态又持续2个接荡周期，分为P1和P2两个节拍。
这样，一个机器周期由12个振荡周期组成。
若采用12MHz的晶体振荡器，则每个机器周期为1us，每个状态周期为1／6us；在一数情况下，算术和逻辑操作发生在N期间，而内部寄存器到寄存器的传输发生在P2期间。
对于单周期指令，当指令操作码读人指令寄存器时，使从S1P2开始执行指令。
如果是双字节指令，则在同一机器周期的s4读人第二字节。
若为单字节指令，则在51期间仍进行读，但所读入的字节操作码被忽略，且程序计数据也不加1。
在加结束时完成指令操作。
多数Mcs—51指令周期为1—2个机器周期，只有乘法和除法指令需要两个以上机器周期的指令，它们需4个机器周期。
对于双字节单机器指令，通常是在一个机器周期内从程序存储器中读人两个字节，但Movx指令例外，Movx指令是访问外部数据存储器的单字节双机器周期指令，在执行Movx指令期间，外部数据存储器被访问且被选通时跳过两次取指操作。
下面是51单片机的振荡电路图：3．引脚极其功能MCS—51系列单片机的40个引脚中有2个专用于主电源引脚，2个外接晶振的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。
下面按引脚功能分为4个部分叙述个引脚的功能。
1、电源引脚Vcc和VssVcc（40脚）：接+5V电源正端；Vss（20脚）：接+5V电源正端。
2、外接晶振引脚XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）：接外部石英晶体的一端。
在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHOMS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。
XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一端。
在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。
当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。
对于CHMOS芯片，该引脚悬空不接。
3、控制信号或与其它电源复用引脚控制信号或与其它电源复用引脚有RST/V PD、ALE/P、PSEN和EA/V PP等4种形式。
（A）．RST/V PD（9脚）：RST即为RESET，V PD为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。
当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。
当V CC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源V PD（+5V）为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。
（B）．ALE/ P （30脚）：当访问外部存储器时，ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在P0口的低（C）．PSEN(29脚):片外程序存储器读选通输出端,低电平有效。
当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期PESN两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。
当访问外部数据存储器期间，PESN信号将不出现。
（D）．EA/Vpp（31脚）：EA为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。
当EA端保持高电平时，单片机访问片内程序存储器4KB（MS—52子系列为8KB）。
若超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。
当EA端保持低电平时，无论片内有无程序存储器，均只访问外部程序存储器。
对于片内含有EPROM的单片机，在EPROM编程期间，该引脚用于接21V的编程电源Vpp。
4.输入/输出（I/O）引脚P0口、P1口、P2口及P3口(A).P0口（39脚～22脚）：P0.0～P0.7统称为P0口。
当不接外部存储器与不扩展I/O接口时，它可作为准双向8位输入/输出接口。
当接有外部程序存储器或扩展I/O口时，P0口为地址/数据分时复用口。
它分时提供8位双向数据总线。
对于片内含有EPROM的单片机，当EPROM编程时，从P0口输入指令字节，而当检验程序时，则输出指令字节。
(B).P1口（1脚～8脚）：P1.0～P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O接口使用。
对于MCS—52子系列单片机，P1.0和P1.1还有第2功能：P1.0口用作定时器/计数器2的计数脉冲输入端T2；P1.1用作定时器/计数器2的外部控制端T2EX。
对于EPROM编程和进行程序校验时，P0口接收输入的低8位地址。
(C).P2口（21脚～28脚）：P2.0～P2.7统称为P2口，一般可作为准双向I/O接口。
当接有外部程序存储器或扩展I/O接口且寻址范围超过256个字节时，P2口用于高8位地址总线送出高8位地址。
对于EPROM编程和进行程序校验时，P2口接收输入的8位地址。
(D).P3口（10脚～17脚）：P3.0～P3.7统称为P3口。
它为双功能口，可以作为一般的准双向I/O接口，也可以将每1位用于第2功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第1功能的输入输出或第2功能。
P3口的第2功能见下表单片机P3.0管脚含义综上所述，MCS—51系列单片机的引脚作用可归纳为以下两点：1).单片机功能多，引脚数少，因而许多引脚具有第2功能；2).单片机对外呈3总线形式，由P2、P0口组成16位地址总线；由P0口分时复用作为数据总线。
附:89C51的管脚如图二 800立方米水箱给水设备系统的构成800立方米由两台给水泵机组、水箱和三只浮球开关组成，其系统结构如图：其中M1、M2为给水泵机组，LG、LD、LDD分别为水位高、水位低、水位低低浮球开关，当水位高（大于90开度）时，LG闭合，当水位低（小于75开度）时，LD 闭合，当水位低低（小于50开度）时，LDD闭合。
800立方米水箱的控制器由8051系统构成。
为避免电机的起停和电源波动时对电路的影响，输入输出均采用光电隔离。
输出通过继电器，控制水泵机组的起停和报警，其电路图如下：给水泵电机主控回路图如下：三本系统8051单片机控制部分结构本系统采用8051单片机，引脚具体控制如下：P1口和P3口为输入输出检测信号和控制信号。
下面是8051芯片引脚具体分配：P1.0：水位低低输入信号。
（低0 高1）P1.1：水位低输入信号。
（低0 高1）P1.2：水位高输入信号。
（高1，低0）P1.3：手动与自动转换输入信号。
（手动1，自动0）P1.4：M1起动KM1控制输出信号。
（手动1，自动0）P1.5：M2起动KM1控制输出信号。
（手动1，自动0）P1.6：M1开关状态输入信号。
（开0，关1）P1.7：M2开关状态输入信号。
（开0，关1）P3.0：水位低低报警输出信号。
P3.1：水位低报警输出信号。
P3.2：水位高报警输出信号。
P3.4：手动起动M1输入信号，低电频有效动作。
P3.5：手动起动M2输入信号，低电频有效动作。
P3.6：手动停M1输入信号，低电频有效动作。
P3.7：手动停M2输入信号，低电频有效动作。
四本系统的工作原理当水箱水位低时，起动M1、M2给水，水位上升到90%，停M1。
当水箱水位低低（小于50%）时，同时起动M1、M2，当水位上升到50%以上70%以下时，停M2，M1继续运行到水位上升到90%以上才停止工作。
经过调试系统，测得以下数据：水位从50%--70%，两台泵运行需要约10分钟；水位从70%--90%，一台泵运行需要约15分钟。