课程设计-单片机水塔水位控制[1]讲解
单片机课程设计水塔水位控制设计
单片机课程设计题目：水塔水位控制设计一引言本设计为一个实际应用系统的水塔水位控制部分。
在此水塔水位控制系统中，检测信号来自插入水中的3个金属棒，以感知水位变化情况。
工作正常情况下，应保持水位在某一范围内，当水位变化发生故障的时候，及时关断电机电源，发出声、光报警信号。
单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注的应用广、发展快。
而MCS-51单片机是各单片机中最为典型和最具代表性的一种。
水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免空塔” 溢塔”现象发生。
目前，控制水塔水位方法较多，其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行，使水塔内水位保持恒定，以保证连续正常地供水。
实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动，应采用电压控制水位。
首先通过实时检测电压，测量水位变化，从而控制电动机，保证水位正常。
因此，这里给出以Atmel公司的80C51单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的检测控制、电机故障检测、处理和报警等功能，并在Proteus软件环境下实际仿真。
实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。
本次设计以8031芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个简易的水塔水位控制系统，它由5V直流电源供电。
在硬件方面，除了CPU夕卜，使用了2732芯片对8031的ROM进行4K扩展，并且使用74LS07芯片对外部电路驱动。
软件方面采用汇编语言编程，整个水塔水位控制系统能根据水塔水位的高低来决定水泵电机的运转状态，并且在发生故障时由外部电路的LED发光管点亮报警。
水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点，而自动控制原理，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，从而提高了供水系统的质量。
而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。
单片机课程设计水塔水位
单片机课程设计水塔水位一、课程目标知识目标：1. 理解单片机的基本原理，掌握其编程和应用方法；2. 了解水塔水位监测的原理，掌握水位检测传感器的工作原理和使用方法；3. 学会使用单片机对水位数据进行采集、处理和显示。
技能目标：1. 能够运用C语言编写单片机程序，实现对水塔水位的实时监测；2. 能够设计并搭建水位检测系统，进行实际操作和调试；3. 能够分析水位数据，提出并实现相应的控制策略。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机及嵌入式系统的学习兴趣，提高其探究问题的积极性；2. 增强学生的团队合作意识，培养其相互协作、共同解决问题的能力；3. 培养学生的创新意识，使其能够运用所学知识解决实际问题，提高社会责任感。
课程性质分析：本课程为单片机实践课程，以项目为导向，注重理论联系实际，提高学生的动手能力。
学生特点分析：学生具备一定的单片机基础知识，但实践经验不足，对实际应用中存在的问题充满好奇心。
教学要求：1. 结合实际案例，引导学生掌握单片机及水位检测系统的理论知识；2. 注重实践操作，让学生在实际操作中掌握技能；3. 强化团队协作，培养学生的沟通能力和解决问题的能力；4. 鼓励创新，激发学生的思维潜能。
二、教学内容1. 理论知识：- 单片机原理及编程基础：复习单片机的工作原理、内部结构，掌握C语言编程方法；- 水位检测传感器原理：学习水位传感器的工作原理、种类及其应用；- 数据采集与处理：学习单片机与传感器接口设计，数据采集、处理和显示方法。
2. 实践操作：- 水位检测系统的设计与搭建：根据项目需求，设计水位检测系统，选用合适的传感器和单片机；- 程序编写与调试：编写水位监测程序，实现数据采集、处理和显示，并进行调试；- 控制策略实现：根据水位数据，设计并实现相应的控制策略。
3. 教学大纲安排：- 第一周：复习单片机原理及编程基础，学习水位检测传感器原理；- 第二周：设计水位检测系统，进行程序编写与调试；- 第三周：完善系统功能，实现控制策略，进行实践操作。
水塔水位单片机课程设计
水塔水位单片机课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解单片机的基本工作原理，掌握其编程方法。
2. 学习并掌握水位传感器的使用，了解其工作原理和特性。
3. 学习并掌握水塔水位监测系统的设计方法和实现过程。
技能目标：1. 能够运用单片机进行简单的程序编写，实现水塔水位的监测与控制。
2. 能够独立操作水位传感器，进行数据采集和处理。
3. 能够结合实际需求，设计出符合要求的水塔水位监测系统。
情感态度价值观目标：1. 培养学生动手实践、解决问题的能力，增强其对单片机及传感器技术的兴趣。
2. 培养学生团队协作精神，提高沟通与交流能力。
3. 增强学生的环保意识，使其认识到水资源监测的重要性。
课程性质：本课程为实践性课程，结合理论知识与实际操作，培养学生动手能力。
学生特点：具备一定的单片机知识基础，对传感器技术有一定了解，喜欢动手实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生自主探究，关注学生在实践过程中的问题解决能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决中，提高其综合素质。
二、教学内容1. 单片机基础：复习单片机的基本原理，重点掌握I/O口编程、中断处理、定时器等基本功能。
教材章节：《单片机原理与应用》第1-3章。
2. 水位传感器原理与使用：学习水位传感器的工作原理、特性及接线方式。
教材章节：《传感器与检测技术》第5章。
3. 水塔水位监测系统设计：a. 系统需求分析：明确监测系统的功能需求，如水位范围设定、报警等。
b. 硬件设计：选择合适的单片机、传感器、执行器等，完成系统硬件电路设计。
c. 软件设计：编写单片机程序，实现水位监测、数据处理和报警等功能。
教材章节：《单片机原理与应用》第4章、第6章，《传感器与检测技术》第6章。
4. 实践操作：分组进行水塔水位监测系统的搭建和调试，包括硬件连接、程序下载、功能测试等。
5. 课程总结：对所学内容进行总结，分析系统设计的优缺点，探讨改进措施。
单片机课程设计水塔
单片机课程设计水塔一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单片机的基本原理，掌握其编程方法。
2. 学生能了解水塔的工作原理，明确单片机在水塔控制中的应用。
3. 学生能掌握水塔液位检测、水泵控制等相关知识。
技能目标：1. 学生能运用所学知识设计并实现一个简易的水塔控制系统。
2. 学生能通过编程实现对水塔液位的实时监测和自动控制。
3. 学生能提高动手实践能力，培养团队协作和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对单片机及电子技术的兴趣，激发创新精神。
2. 学生认识到单片机在工程实际中的应用价值，增强社会责任感。
3. 学生通过课程学习，培养严谨、求实的科学态度。
课程性质：本课程为实践性较强的单片机应用课程，结合水塔控制项目，让学生在实际操作中掌握单片机技术。
学生特点：学生处于初中年级，具有一定的物理知识和逻辑思维能力，对新技术和新事物充满好奇心。
教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，培养解决实际问题的能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣，提高其自主学习和团队协作能力。
通过课程目标的分解和实施，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 单片机基础知识：介绍单片机的组成、工作原理、编程语言（C语言），使学生掌握单片机的基本概念和编程方法。
相关教材章节：第一章 单片机概述，第二章 单片机组成与工作原理，第三章 C语言编程基础。
2. 水塔控制原理：讲解水塔的基本工作原理，液位检测、水泵控制等知识点，使学生了解单片机在水塔控制中的应用。
相关教材章节：第四章 单片机应用实例，第五节 水塔控制系统。
3. 硬件设计：介绍水塔控制系统中所需硬件，如传感器、执行器、电源等，让学生学会如何选用合适的硬件并进行连接。
相关教材章节：第六章 硬件设计基础，第七节 传感器与执行器。
4. 软件编程：教授如何编写程序实现对水塔液位的实时监测和自动控制，提高学生的编程能力。
基于Proteus的单片机水塔水位控制设机(1)要点
四川工业科技学院毕业作业（设计）作业题目基于proteus的单片机水塔水位控制学生姓名冯森林学号 201421070019 指导教师张艳专业机电一体化年级 2016级学院交通学院诚信承诺一、本毕业作业（设计）是本人独立完成；二、本毕业作业（设计）没有任何抄袭行为；三、若有不实，一经查出，请取消本人毕业作业（设计）成绩。
承诺人：2016年8月30日摘要水塔水位测量现在越来越重要，水塔水位的高低直接影响到老百姓的用水安全，对水位的监测显得非常重要，而现在的水塔设备一般都比较简单，整个系统都比较单调，而且如果现场没有人员在，很可能会发生危险。
因而在翻阅了大量的书籍的前提下，我设计了一种水塔水位测量系统。
本文以STC89C52单片机为核心，通过超声波测距模块，来实现对水位的测量，从而得到测量值，然后显示在1602液晶显示屏上面，最后通过按键来设定水位阀值，当超过阀值的时候就报警，使得工作人员能够及时的处理紧急情况。
本本所设计的系统对以往的水位监测系统进行了改进，能够直观的看到水位的信息，看水塔水位是否处于危险情况下。
从而可以对水位进行监控。
而且整个系统的设计比较安全，可靠性高。
关键词：STC89C52；1602液晶；水位测量；引言在社会经济快速发展的今天，水在整个社会的发展中越来越重要。
如果缺少水资源，一方面会给人们的生活带来极大的困难，如果缺水严重的话，有可能会危害到人们的生命健康和社会的动荡。
所以对水位监测系统的研究有着非常大的意义。
对水位高低的监测关系到人们的用水安全。
就现在社会的发展来看，很多系统都有自己的供水系统。
像水塔等一些蓄水装置，如何对其中的水位进行监测和管控，一直是一个问题，也是我今天要研究的课题。
在当代社会，各种智能装置都存在，而对于水塔水位的监测也向这个方向发展我国整个在水位检测这个领域的发展情况来说可以分为三个阶段:初级阶段、发展阶段和网络化阶段。
从1980年开始，我国开始对水位的检测开始信息化，开始有系统的进行记录和测量。
水塔水位 PLC课程设计
一．绪论1.1可编程控制器的产生可编程控制器是20世纪70年代发展起来的控制设备，是集微处理器、存储器、输入/输出接口与中断于一体的器件，已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业。
计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展，大大增强了可编程控制器通信能力，丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。
因此，无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制，都可以采用可编程控制器，推广和普及可编程控制器的使用技术对提高我国的工业自动化水平及生产效率都有十分重要的意义。
可编程控制器（Programmable Controller）,也称可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），是以微处理器为核心的工业自动控制通用装置，是计算机家族的一名成员，简称PC，为了避免与个人电脑（也简称为PC）相混淆，通常将可编程控制器简称为PLC。
可编程控制器的产生与继电器—接触器控制系统有很大的关系。
继电器—接触器控制已有上百年的历史，它是一种用弱电信号控制强电信号的电磁开关，具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的优点。
此种控制系统布局固定，按预先规定的时间、条件、顺序工作。
对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常适用，至今仍有广泛的用途。
但是当工作模式改变时，就必须改变控制系统的硬件接线，控制柜内的物件和接线都要作相应的变动，改造工期长，费用高，用户改造时宁愿扔掉旧控制柜，另作一个新控制柜使用，阻碍了产品更新换代。
随着工业生产的迅速发展，市场竞争激烈，产品更新换代的周期日益缩短，工业生产从大批量、少品种向小批量、多品种转换，继电器—接触器控制难以满足市场需要，此问题首先被美国通用汽车公司（GM公司）提了出来。
通用汽车公司为适合汽车型号的不断翻新，满足用户对产品的多样性的需求，公开对外招标，要求制造一种新的工业控制装置，取代传统的继电器—接触器控制。
基于单片机的水塔水位控制系统(精)
四、系统软件流程图
基于单片机的水塔水位控制系统
一、课题简介
• 水塔是在日常生活和工业应用中经常 见到的蓄水装置，基于单片机的水塔水 位控制系统使水塔水位自动保持在一定 的位置，通过对其水位的控制,满足对外 供水的需求。本系统适用在不同用水速 度的各种场合下，节省工作时间，提高 了整体工作的路图
2、电动机驱动和按键原理图
电动机驱动原理图
按键功能原理图
3、液晶1602显示电路原理图
LCD1602液晶显示原理图
• PWM是脉宽调制，是一种对模拟信号电 平进行数字编码的方法。
4、PWM调速控制
PWM控制的基本原理示意图
单片机控制产生不同宽度 的脉冲波实现PWM调速
二、系统的功能
• 该系统使用水位传感器对水塔水位进行 检测并将检测到的信号传给单片机 STC89C52进行处理，通过调整定时器的定 时时间来增大或者缩小占空比，从而实现电 机的调速功能，并且使用带字库的LCD1602 液晶屏显示当前水位状态以及电动机的转速。 该系统实现了过低水位蜂鸣器报警、过低警 戒水位自动处理、达到正常水位报警以及正 常水位自动处理、手动按键调整PWM电机 调速等功能。
水塔水位控制讲稿
《水塔水位控制系统》说课稿宝鸡眉县职教中心赵杰尊敬的各位评委、各位老师大家好，辛苦了。
我是来自宝鸡眉县职教中心的赵杰。
我今天说课的内容是PL C实训课《水塔水位控制系统》。
本次的说课我将通过以下五个环节展开：说教材、说教法学法、说教学过程、说板书设计、说教学反思。
在说教材环节将从教材分析、教学目标、教学重难点三方面阐述；在说教学过程环节将从学情分析、教学方法、学法指导三方面阐述；在说教学过程环节将从知识链接、新课引入、过程实施、项目评价、实训总结五方面阐述；在说板书设计环节将从设计思路、成果展示进行说明；在说教学反思环节将从教学得失、再教设计两个方面说明。
一、说教材1、教材分析俗话说：“没有远虑，必有近忧”若要成功的完成一堂课的教学任务，就必须对教材做出详尽的分析，这样就能达到事半功倍的效果。
我这节课选自高等教育出版社出版的《PL C技术与技能训练》西门子系列中的项目四，结合学校实训设施、学生知识储备对本项目进行了调整，调整为模拟控制系统设计。
本项目是学生在完成指令系统学习、通风设备控制项目、钻孔动力头控制等项目之后的新项目。
若要顺利的完成此项目不仅需要前期知识的铺垫更需要后续知识的补充同时此项目的完成又为后期项目的完成提供了保障。
2、教学目标有人这样说过“我们的未来取决于我们的目标以及为实现目标而付出的努力”李小龙还说过：“著名目标不一定是需要达到的，目标往往只是用来帮助你瞄准方向”对于教学而言目标的确立尤为重要，他是整节课的法门，关系整节课的命脉。
基于此，根据教材分析我确立以下教学目标：知识目标：1、了解水塔水位控制系统的工作过程。
2、掌握水塔水位控制系统的设计方法及步骤。
能力目标：1、培养学生编写程序及调试程序的能力2、培养运用所学知识解决实际问题的能力3、培养灵活运用指令的能力。
情感目标：1、树立小组间竞争意识，养成认真、细致的学习习惯。
2、为适应企业要求，着重培养学生严谨的工作态度，认真负责的工作作风。
水塔水位控制系统电子课程设计全文.
水塔水位控制系统电子课程设计全文.一、水塔水位控制系统的概述水塔水位控制系统是一种自动水位控制系统，主要应用于水塔的水位管理，它可以自动检测水塔的水位，并根据预设的设定值来控制水塔的水位。
系统中的核心部分为水位传感器，用于实时监测水箱的水位，上位机通过水压变送器和电磁阀控制水箱水位。
水塔水位控制系统可以有效控制低水位、高水位等水位状况，提高水塔供水效率，减少水质污染。
水塔水位控制系统主要由以下组成：1.水位传感器：水位传感器安装在水塔内，用于实时检测水塔内水位，传感器将水位数据转换成信号，供上位机控制体系读取。
2.水压变送器：水压变送器通过水压变频器把信号转换成变动的阀门控制电流，用于控制水塔水位，保持在安全范围。
3.电磁阀：电磁阀用于控制水塔内水位，当水位过高时，电磁阀自动开阀引水排出；当水位过低时，电磁阀自动关阀，停止水位控制。
4.上位机：上位机主要用于控制系统的数据采集和参数设置，实时显示水位变化，记录水塔的水位变化，���便用户管理。
水塔水位控制系统的工作原理主要是通过水位传感器实时检测水塔水位，把水位高度数据转换成信号，由上位机控制，再经过水压变送器，控制电磁阀的开关，一旦水位超过预设的范围，系统将自动打开阀门，排出多余的水，当水位低于设定值时，阀门将自动关闭，以保持水位在安全范围内。
1.可实现自动控制，减少人工介入，安全性高。
2.系统运行可靠，采用传感器及计算机控制技术，精准可靠，运行稳定性高。
3.采用智能及精确控制技术，精确度高，水位控制精度可达0.1米。
4.可扩展性强，系统布线简单，无需增设其他电源，可根据实际需要，自动添加检测和控制元件。
五、安装工作1.根据实际水位检测点的位置安装水位传感器。
2.安装及调试水压变送器。
3.根据需要设置水位控制器参数，包括水位上、下限及低压保护阈值等。
4.安装电磁阀，并完成接线，确保系统的正常运行。
5.对控制系统的基本功能进行检测和调试，确保控制系统的性能达到设计要求。
水塔水位模拟控制
单片机课程设计报告（水塔水位模拟控制）目录第一章课程设计内容与要求分析 (1)1.1 课程设计内容 (1)1.2 课程设计要求分析 (1)1.3 系统单元硬件设计 (2)第二章控制系统程序设计 (2)2.1 程序流程图 (2)2.2 程序 (3)第三章课程设计总结 (4)3.1 实验总结 (4)3.2 心得体会 (4)第四章参考文献 (5)第一章课程设计内容与要求分析1.1课程设计内容功能要求：设定水位上限、下限以及初始水位；低于下限时，启动电机，开始给水塔加水；高于上限时，关闭电机，停止给水塔加水。
原理及方法：结合实验设备实现现时硬件电路、原理、方法、说明等。
程序设计：应用定时、查询、比较等方式完成程序的设计调试：在调试过程中，对于遇到的问题进行处理，寻找解决方法。
1.2 课程设计要求分析1.原理：采用查询工作方式和定时器定时及其比较判断方法2.过程：在水塔水位控制的过程中，水塔由电动机带动水泵供水，单片机控制电机转动以达到控制水位的目的。
设计过程中，首先设定水位的上限和下限，并在在这个范围中给定一个初始的水位高度。
然后判断给定的水位与上下限的大小关系。
但由于实验关系，给定初值水位可以预定小于上限以避免程序过于复杂，因此程序中只针对水位下限进行比较。
若给定初值水位小于下限，则启动电动机，二极管亮，开始给水箱加水，直到到达上限时，关闭电动机，二极管灭，然后水位开始下降；如此往复循环。
若给定初值水位大于下限，先定时延时一段时间，使水位下降，然后再将此时的水位与水位下限进行比较，若还大于下限，则继续下降，直到水位低于下限时，启动电动机，二极管亮，开始给水箱加水，然后再像之前过程一样循环往复。
1.3 系统单元硬件设计本次试验采用了单片机80C51进行设计。
用P1.1口输出。
硬件设计图如下所示：第二章控制系统程序设计2.1 程序流程图下图是本次课程设计的程序流程图。
通过这一流程图，即可清晰地了解本次课程设计的解决思路。
基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真
基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真水塔水位控制系统是一种常见的智能控制系统，通过监测水塔的水位并控制水泵的开关来实现自动化的水位调节。
本文将设计并仿真一种基于单片机的水塔水位控制系统。
系统设计的主要组成部分包括水位传感器、单片机控制模块、水泵和相应的电路。
水位传感器用于检测水塔的水位，单片机控制模块用于接收传感器的信号并根据设定的水位控制算法来控制水泵的开关。
首先，需要选择适合的水位传感器。
常用的水位传感器包括浮球式、电容式和超声波测距式传感器。
考虑到水塔中水位的变化范围较大，选择电容式传感器较为合适。
接下来，将水位传感器与单片机控制模块进行连接。
通过模拟引脚将传感器的输出信号输入到模拟转换模块，然后转换为数字信号输入到单片机的IO口。
然后，需要编写单片机的控制程序。
程序的主要功能包括读取传感器的信号、根据设定的水位阈值判断水位高低、控制水泵的开关。
例如，当水位低于设定的最低水位时，单片机通过IO口输出高电平来打开水泵的电源；当水位高于设定的最高水位时，单片机通过IO口输出低电平来关闭水泵的电源。
最后，需要设计水泵的电路。
水泵的电源需要接入单片机控制模块，通过继电器来控制水泵的开关。
当单片机输出高电平时，继电器吸合，水泵开始工作；当单片机输出低电平时，继电器脱离，水泵停止工作。
系统设计完成后，可以进行仿真测试来验证系统的功能和性能。
通过设置不同的水位阈值和模拟水位传感器的输出信号来模拟不同的水位变化情况，观察系统是否能够稳定地控制水泵的开关。
如果系统运行正常，则可以进一步进行硬件实现和调试。
总结起来，基于单片机的水塔水位控制系统设计包括选择适合的传感器、编写控制程序、设计水泵的电路等步骤，并通过仿真测试来验证系统的功能和性能。
这种系统的优势在于能够自动实现水位的控制，提高了水资源的利用效率，减轻了人工操作的负担。
同时，可根据实际需要进行系统的定制和优化，提高系统的稳定性和可靠性。
水塔水位控制系统PLC设计说课讲解
水塔水位控制系统P L C设计水塔水位控制系统PLC设计1、水塔水位控制系统PLC硬件设计1.1、水塔水位控制系统设计要求水塔水位控制装置如图1-1所示S1---表示水塔的水位上限，S2---表示水塔的水位下限，S3---表示水池水位上限，S4---表示水池水位下限，M1为抽水电机，图1-1 水塔水位控制装置水塔水位的工作方式：当水池液位低于下限液位开关S4，S4此时为ON，水阀Y打开（Y为ON），开始往水池里注水，定时器开始定时，4秒以后，若水池液位没有超过水池下限液位开关时（S4还不为OFF），则系统发出报警（阀Y指示灯闪烁），表示阀Y没有进水，出现故障；若系统正常，此时水池下限液位开关S4为OFF,表示水位高于下限水位。
当水位液面高于上限水位，则S3为ON，阀Y 关闭（Y为OFF）。
当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔下限水位时（水塔下限水位开关S2为ON），电机M开始工作，向水塔供水，当S2为OFF时，表示水塔水位高于水塔下限水位。
当水塔液面高于水塔上限水位时（水塔上限水位开关S1为OFF），电机M停止。
（注：当水塔水位低于下限水位，同时水池水位也低于下限水位时，水泵不能启动）1.2 水塔水位控制系统主电路水塔水位控制系统主电路如图1-2所示：L1L2L3SQFUKMFRM3~图1-2 水塔水位控制系统主电路1.3、I/O接口分配水塔水位控制系统PLC的I/O接口分配如表1-1所示。
表1-1 水塔水位控制系统PLC的I/O接口分配表1.4这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有5个开关量，开关量输出触点数有8个，输入、输出触点数共有13个，只需选用一般中小型控制器即可。
据此，可以对输入、输出点作出地址分配，水塔水位控制系统的I/O 接线图如图1-3所示。
传感器传感器传感器图1-3 水塔水位控制系统的I/O接线图2、水塔水位控制系统PLC软件设计2.1 程序流程图水塔水位控制系统的PLC控制流程图，根据设计要求，控制流程图如图2-1所示。
(完整版)新基于51单片机的水塔水位检测课程设计
目录第1章绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 1.1 概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 1.2设计要求及意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３第2章总体方案论证与设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 2.1总体设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 2.2设计要求及意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５第3章系统硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６ 3.1总体设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６ 3.2系统组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６ 3.3 ADC0808的简要介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７ 3.4水位监测电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8第4章系统的软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 4.1水位控制程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 4.2水质检测程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 4.3 使用说明与注意事项．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14第5章系统调试与测试结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 5.1 软件测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 5.2 硬件测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 附录1 程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 附录2 仿真效果图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23第1章绪论水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。
水塔水位控制系统课程设计.概要
课程设计说明书课程名称: 电气控制PLC课程设计课程代码:题目: 水塔水位控制系统设计学生姓名: 学号: 年级/专业/班: 2012级机电1班学院(直属系): 指导教师:课程设计指导教师成绩评定标准及成绩评定表学生姓名：学号：年级/班：所属学院(直属系)：所在专业：项目分值优秀(100≥x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)评分学习态度15学习态度认真，科学作风严谨，严格保证设计时间并按任务书中规定的进度开展各项工作学习态度比较认真，科学作风良好，能按期圆满完成任务书规定的任务学习态度尚好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按期完成各项工作学习态度尚可，能遵守组织纪律，能按期完成任务学习马虎，纪律涣散，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度技术水平与实际能力25设计合理、理论分析与计算正确，实验数据准确，有很强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献查阅能力强、引用合理、调查调研非常合理、可信设计合理、理论分析与计算正确，实验数据比较准确，有较强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献引用、调查调研比较合理、可信设计合理，理论分析与计算基本正确，实验数据比较准确，有一定的实际动手能力，主要文献引用、调查调研比较可信设计基本合理，理论分析与计算无大错，实验数据无大错设计不合理，理论分析与计算有原则错误，实验数据不可靠，实际动手能力差，文献引用、调查调研有较大的问题论文(计算书、图纸)撰写质量60结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准确，文字流畅，完全符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸非常工整、清晰结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语言准确，文字流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸工整、清晰结构合理，层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；图纸比较工整、清晰结构基本合理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；图纸比较工整内容空泛，结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求；图纸不工整或不清晰成绩评定：指导教师签名：年月日电气控制PLC课程设计任务书学院名称：应用技术学院专业：机电一体化技术年级：2012级水塔水位控制系统设计一、选题背景及题目来源实际模拟项目，可在天科TKPLC-A实验装置水塔水位控制区完成本实验。
水塔水位控制系统可编程控制器技术 课程设计
目录第1章课程设计目的与要求 (1)1.1 课程设计目的 (1)1.2 课程设计的实验环境 (1)1.3 课程设计的预备知识 (2)1.4 课程设计要求 (3)第2章课程设计内容 (3)2.1系统分析与I/O分配................................................................................................2.2系统电路图设计........................................................................................................2.3 软件程序设计........................................................................................................... 第3章课程设计的考核..................................................................................................3.1 课程设计的考核要求...............................................................................................3.2 课程性质与学分....................................................................................................... 参考文献 ................................................................................................................................第1章课程设计目的与要求1.1 课程设计目的本课程的课程设计实际是楼宇智能化专业学生学习完《电气控制设备》《传感器与数据采集》《可编程控制器技术》等课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对PLC控制系统开发与设计的基本方法的掌握。
微机原理课程设计水塔水位控制
（3）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“1”，表示水塔水位已满，需 水泵停止供水，单片机输出信号， 控制电机断电停止供水。 （4）由于供水使水塔水位开始下降， 水位在降到B点之前，B点电位为高、C点电位为低， 应维持供水状态不变。 （5）当水位降到下限B点以下，B、C两点电平都为 低时，单片机输出控制，回到（1）状态，使电机启 动水泵供水。
2、检测原理 利用水的导电性，接通A和B、C， 使B、C点的电平变化。 （1）在水塔无水或水位低于下 限水位B时，A和B、C都断开， B、C两点电位为零(低电平“0” )， 需要水泵供水，单片机输出信号， 控制电机工作供水。 （2）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“0”，应 维持现状水泵继续供水。
（三）软件流程
软件用C语言或汇编语言编写并调 试通过。
Y P1.0=0
N
P1.1=1 Y
P1.2=1
Y P1.1=0 N
P1.2=1
CPL P1.4 P1.3=1
1s
三、课程设计安排 共2周，上午8：30-11：30，下午2：30-5：30。
1、课程设计介绍和任务安排 （4学时）
2、系统总体设计与开发器应用 （6学时）
状态。如表所示。其中第三种组合（b=1、c=0）正常情况下是
不能发生的，但在设计中还是应该考虑到，作为一种故障状态。
C(P1.1) B(P1.0)
操作
0
0
电机运转
0
1
维持原状
1
0
故障报警
1
1
电机停转
（二）控制电路设计
1 控制电路构成 由单片机、驱动三极管、光电耦合、继电器、电机 与水泵、报警装置和若干电阻组成。
水塔水位控制器课程设计
水塔水位控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解水塔水位控制器的基本原理，掌握水位控制的相关概念；2. 使学生掌握水位控制器的设计思路和步骤，了解其组成部分及功能；3. 帮助学生掌握水位控制器的调试方法，了解在实际应用中的注意事项。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计简单的水塔水位控制器的能力；2. 提高学生动手实践能力，能够独立完成水位控制器的组装和调试；3. 培养学生团队协作能力，能够与他人共同分析问题、解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对水资源管理重要性的认识，增强环保意识；2. 激发学生探究科学的兴趣，培养创新精神和实践能力；3. 培养学生面对问题积极思考、勇于克服困难的态度。
课程性质：本课程属于实践活动课程，注重理论联系实际，强调动手实践能力的培养。
学生特点：本课程面向初中年级学生，学生具备一定的物理知识基础，对实践活动有较高的兴趣。
教学要求：教师需引导学生结合课本知识，注重理论与实践相结合，鼓励学生积极参与讨论和实践活动，提高学生的实际操作能力。
在教学过程中，关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的达成。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活，提高解决问题的能力。
二、教学内容1. 理论知识：- 水塔水位控制器的基本原理；- 液位传感器、控制单元、执行器等组成部分及其功能；- 水位控制器的分类及适用场景。
2. 实践操作：- 水塔水位控制器的设计思路和步骤；- 水位控制器的组装方法及调试技巧；- 水位控制器的故障排查及维护。
3. 教学大纲：- 第一课时：介绍水位控制器的基本原理及组成部分，让学生了解课程内容；- 第二课时：详细讲解水位控制器的设计思路和步骤，引导学生动手设计；- 第三课时：分组进行水位控制器的组装和调试，培养学生的动手实践能力；- 第四课时：针对实践中遇到的问题进行讨论和解决，提高学生的问题分析能力；- 第五课时：进行课程总结，巩固所学知识，激发学生对科学探究的兴趣。
PLC_水塔水位控制系统的设计 (1)
目录一课题内容和设计要求 (1)1.1.课题内容 (1)1.2.设计要求 (2)1.3控制系统的总体方案说明 (2)二 PLC系统的硬件设计 (3)2.1PLC选型 (3)2.2I/O点数的估算 (3)2.3PLC的输入、输出及状态分配表 (3)2.4控制系统电气原理图 (4)三软件设计 (4)3.1水塔水位控制系统流程图 (4)3.2水塔水位控制系统顺序功能图 (4)3.3.水塔水位控制系统设计思路及梯形图 (6)四水塔水位控制系统调试说明 (12)五设计小结 (12)六参考资料 (13)一课题内容和设计要求1.1.课题内容现有一水塔水位控制系统，如图所示。
当水池水位低于水池低水位界（S4为ON表示），阀门Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时，4秒后，如果S4还不为OFF，那么指示灯1以2HZ闪烁，表示阀门Y没有进水，出现故障，S3为ON后，阀门Y关闭（Y为OFF）。
当S4为OFF时，且水塔水位地于水塔低水位界时S2为ON，水泵电动机M运转抽水，若水泵电动机M运行5S后，水塔低水位界S2不为OFF，说明水泵电动机M没有抽水，出现故障，指示灯1以1HZ闪烁。
当水塔水位高于水塔高水位界时水泵电动机M停止。
利用PLC构成水塔水位自动控制系统，保证水池和水塔不断水图1 水塔水位控制系统示意图1.2.设计要求（1）有三种不同工作流程可供选择：定时流程，实际水位控制流程，手动操作流程。
（2）三种工作流程，如表所示。
当按下停止按钮时，整个系统停止工作，按下启动按钮，则系统继续工作。
1.3控制系统的总体方案说明（1）水塔水位控制系统控制对象电动机均由交流接触器完成起、停控制。
（2）水塔与水池中的水位检测开关，在选型时考虑抗干扰性能，选用电极考虑腐蚀性。
（3）水泵电动机M采用热继电器实现过载保护，其热继电器的常开触点通过中间继电器转换后，作为PLC的输入信号，用以完成各个电动机系统的过载保护。
（4）主电路用断路器，各负载回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔断器，实现短路保护。
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目录第一章系统整体设计说明 (1)第二章整体设计方案 (2)第三章设计系统方框图与工作原理 (3)3.1工作原理： (3)3.2系统结构框图: (4)第四章硬件设计及说明 (5)4.1硬件设计说明: (5)4.2水位控制硬件设计： (5)4.3故障及水质监测硬件设计： (6)4.4 水位显示硬件设计原理图： (7)第五章软件设计与说明（包括流程图） (8)5.1 软件设计： (8)5.2 软件设计流程图： (10)第六章调试步骤、使用说明 (12)第七章设计总结 (13)参考文献 (14)附录 (14)第一章系统整体设计说明现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。
在工业、国防、科研等许多应用领域，智能检测系统正发挥着越来越大的作用。
检测设备就像神经和感官，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具。
现代的广义智能检测系统应包括一切以计算机（单片机、PC机、工控机、系统机）为信息处理核心的检测设备。
因此，智能检测系统包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软件环节。
从某种程度上来说，智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。
本课题研究的内容是“水塔水位控制系统”。
水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，而以往水位的检测是由人工完成的，值班人员全天候地对水位的变化进行监测，用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。
然后主控室再开动电机进行给排水。
很显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。
同时也容易出差错。
因此急需一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统，我所设计的就是这方面的课题。
水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。
本设计采用单片机进行主控制，在水水塔上安装一个自动测水位装置。
利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用单片微机对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、控制及故障报警及显示水位等功能。
第二章整体设计方案本设计用80C51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，污水报警，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8255A对其引脚进行扩展，通过8255A的PC口进行信号的输入并利用8255A的PA口连接两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8255A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8255A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，当处于上下线之间是保持原有状态，并且此设计我还设计故障报警和水质检测，当检测到故障时通过PC口输入信号并由8255A将信号送到单片机，再由单片机的P1.5和P1.7口输出信号到发光二极管，通过二极管和水质有问题时我通过发光二极管来显示，同时停止系统工作。
水位显示我设计的是动态的，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。
第三章设计系统方框图与工作原理3.1工作原理：我们可以设置水位的上下限，在正常情况下，应保持水位在上下限之间。
为此，在水塔内的不同高度安装3根金属棒，以感知水位变化情况。
其中，A棒处于下限水位，B处于上限水位，G 浮球在上下水位之间，它可以在水面上浮动。
水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动，以达到水位控制之目的。
供水时，水位上升，当达到上限时，由于水的导电作用，G棒连通+5V。
因此，A、B两端均为1状态，这时应停止电机和水泵的工作，不再給水塔供水。
当水位降到下限时，A、B棒都不能与G棒导电，因此A、B 两端均为0状态。
这时，应启动电机，带动水泵工作，給水塔供水。
当水位处于上下限之间时，G棒与A棒导通，因此B棒不能与G 棒导通，A端为1状态，B端为0状态。
这时，无论是电机已在带动水泵給水塔供水，水位在不断上升，或者是电机没有工作，用水使水位在不断下降，都应继续维持原有的工作状态。
为了满足本次课程设计的要求，我们还要显示上下限水位之间的几个数值，其电路的接法和A棒和B棒一样，都是接一个电阻然后接地，然后将端口接到单片机上，通过单片机与显示器连接，以显示不同的水位值。
由于本次课程设计不需要动态显示所以只需要一个显示器即可。
3.2系统结构框图:该方案以单片机为核心，配以一定的外围电路和软件，以实现水塔水位控制的功能。
它由硬件部分和软件部分组成。
系统设计方案的硬件电路设计框图如下图1所示。
图3.1第四章硬件设计及说明4.1硬件设计说明:此设计也可以用PROTEUS来进行仿真，我们可以在此软件中仿真有点繁琐，我的硬件仿真是在试验台上进行的，但基本接线与下图2一样，由于试验台上没有水泵，我就用发光二极管来代替水泵，通过二极管是否发光来显示出水泵是否工作。
用80C51设计一个单片机最小控制系统。
其中PC0接水位上限传感器；PC1接水位下限传感器；PC4输出后接光电耦合器，用来检测水的质量，P1.6输出后通过继电器控制水泵工作；P1.5输出后接LED，当出现故障是LED发亮；P1.7输出后接LED，当水出现浑浊时LED发亮。
4.2水位控制硬件设计：用导电片、导线等设计一个水塔水位传感器。
其中A电极置于水位2m 处经4.7K下拉电阻接8255A的PC1口， B电极置于水位12m处经4.7K下拉电阻接8255A的PC0口，C电极置于水位4m处经4.7K下拉电阻接8255A的PC2口，D电极置水位6m处经4.7K下拉电阻接8255A的PC4口，E电极置于水位8m处经4.7K下拉电阻接8255A的PC5口并将它们全部接地。
再设计一个导电浮球G并在浮球上接+5V电压。
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要用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。
硬件仿真图如下：图4.14.3故障及水质监测硬件设计：利用光电传感器测出水的浑浊度并转换成电压与标准水质所得电压做与比较，通过PC3口接入单片机。
利用发光二极管来显示。
硬件仿真图如下：图4.24.4 水位显示硬件设计原理图：利用单片机与8255A连接，将显示水位信号通过8255A的PA 口送到数码管进行显示。
而我们通过单片机的P1.0和P1.1来控制两个LED管硬件仿真图如下：图4.3第五章软件设计与说明（包括流程图）5.1 软件设计：一个应用系统，要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。
同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是单片机应用高速发展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。
甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号处理等。
因此充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源，采用MCS—51汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。
这个系统程序由主控程序、延时子程序，显示子程序组成。
其中主控程序是核心。
由它控制着整个系统程序的运行和跳转。
流程图如图5所示。
包括系统初始化，数据处理，故障报警等。
软件设计的具体步骤如下：①当水位低于A时，由于极棒A和G、B和G之间被空气绝缘，PC1和PC0得到低电平，全置0，单片机控制电路使P3.0置零，继电器吸合，启动水泵向水塔灌水；②当水位高于A低于B时，PC1置1，PC0置0，继电器常开触电自保，因此升到A以上时，继电器并不立即释放，电极仍然供水；③当水位达到B时，PC0 、PC1均置1，单片机控制电路使P3.0置1，继电器释放，水泵停止工作；④用水过程中，水位降到B以下，PC0置0，PC1置1，维持原状，电机不工作，直到降到A以下，如此循环往复。
系统出现故障时，由P1.8置零，输出报警信号，驱动一支发光二极管D1进行光报警。
⑤用水过程中，当光电传感器检测到水质有问题时，此时由P1.7口置零，输出报警信号，驱动一支发光二极管D2进行光报警。
若水泵工作则停止工作。
5.2 软件设计流程图：流程图1：下图2主要实现的是控制水泵是否工作，故障检测，水质检测的功能。
图5.1如下图3是显示水位的子程序设计流程图，我们可以通过下面的子程序来显示水位，此时若水位低于A导电片下我将其LED 显示水位为00，这是水泵工作，若水位低于C导电片下我将其LED 显示水位为02，若水位低于D导电片下我将其LED显示水位为04，若水位低于E导电片下我将其LED显示水位为06，若水位低于B导电片下我将其LED显示水位为08，若水位高于和等于B 导电片时我将其LED显示水位为12，停止水泵工作。
图5.2第六章调试步骤、使用说明1)硬件的调试机器故障排除硬件的调试在上电后的工作是不是正常，主要包括不插单片机的调试和插上单片机的检测。
2) 无单片机的调试无单片机调试主要检查电路工作是否正常，调试数码管是否点亮，显示数据是否正确，具体步骤如下：A：打开电源，将输出电压调到5伏，然后关闭电源。
B：将电路板的火线与电源正极相连，地线与负极相连。
C：打开电源，用万用表检测电路板是否有输出电压，如果有就是好的，没有就要检测是否有短路。
D：电路检查完后，关闭电源，用一根导线与电源负极相连，然后打开电源，用导线的另一端逐个与P0、P2口的管脚接触，看数码管显示是否正确。
调试过程中遇到的问题及解决办法：（1）上电后，用导线一端接低电平，另一端逐一连接P0、P2管脚，数码管显示不正常，检测后发现管脚有短路现象，将短路管脚重新焊接后，显示正常。
（2）反复调试几次后，发现电路不稳定，有时没反应。
仔细分析后，觉得是稳压管有问题，拆除后直接接5V电压源，问题解决。
（3) 有单片机的调试加上单片机，目的是看单片机能否正常工作，有效地控制显示数据。
编写一个小程序，烧入芯片中加点调试。
将编好的程序进行编译，即将*.ASM文件转化为*.BIN文件，然后烧入片子。
程序的编译和烧入将在以后介绍。
把单片机AT89C51接入底座插入底座，加电，看各位显示是不是正确。
用复位键看显示是否正确，如果稳定，表示调试成功。
调试过程中遇到的问题：上电后，用示波器检测30脚，发现没有时钟频率输出，仔细分析发现30脚没接高电平，重新焊接后，输出漂亮的时钟脉冲。