基于MCS-51单片机的水塔水位控制器的设计 正文+开题报告+任务书+文献综述
1绪论
1.1课题背景
水塔是用于储水和配水的高耸结构，用来保持和调节给水管网中的水量和水压。水塔也是自来水设备中用来增高水的压力的装置，它是一种高耸的塔状建筑物，主要由水柜、基础和连接两者的支筒或支架组成，顶端有一个大水箱，箱内储水，塔越高，水的压力越大，也就能把水送到更高的建筑物上。水塔的作用有两个，一是蓄水，在供水量不足之时，起着调节补充的作用。二是利用水塔的高势，自动送水，使自来水有一定的水压扬程。
水塔按建筑材料分为钢筋混凝土水塔、钢水塔、砖石支筒与钢筋混凝土水柜组合的水塔。水柜也可用钢丝网水泥、玻璃钢和木材建造。过去欧洲曾建造过一些具有城堡式外形的水塔。法国有一座多功能的水塔，在最高处设置水柜，中部为办公用房，底层是商场。中国也有烟囱和水塔合建在一起的双功能构筑物。按水柜形式分为圆柱壳式和倒锥壳式。在中国这两种形式应用最多，此外还有球形、箱形、碗形和水珠形等多种。支筒一般用钢筋混凝土或砖石做成圆筒形。支架多数用钢筋混凝土刚架或钢构架。水塔基础有钢筋混凝土圆板基础、环板基础、单个锥壳与组合锥壳基础和桩基础。当水塔容量较小、高度不大时，也可用砖石材料砌筑的刚性基础[1]。
1.2 研究本课题的现实意义
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。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。
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。本论文采用单片机进行主控制器，在水池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、控制及故障报警等功能。
1.3本论文计划完成的任务
本论文计划采用单片机，利用水的导电性传递电压信号给单片机，实现单片机的水塔水位自动控制。
所需要完成的工作主要是：
1．设计水塔水位控制器的控制原理，完成控制原理图。
2．选取设计水塔水位控制器所用的硬件设备，完成软件程序。
2单片机特点及应用领域
2.1引言
本文设计的是用单片机对水塔水位的自动控制，对该系统的硬件部分和软件部分进行了设计。主要内容是结合单片机的优点，利用水的导电特性，来实现水塔水位的自动控制。课题中单片机需要扩展外部存储器，还要连接锁存器，这就是本文大体要研究的内容。2.2单片机的发展情况以及特点
单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价格低廉，一般不超过10元即可。我们可以用它来作为控制核心开发多种多样的自动检测控制装置和些控制电器。我们现在生活中应用的许多全自动家用电器，比如，全自动滚筒洗衣机、排烟罩、DVD以及智能儿童玩具等，都以单片机作为核心控制部件[2]。
它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。
单片机是靠程序运行的，单片机控制系统软件程序必须结合硬件电路来编制，因此单片机的程序具有特殊性，专用性，可移植性差的特点。通过不同的程序结合适当的硬件电路实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，如果仅用硬件方法控制，改变硬件的接线和匹配关系需要费很大力气才能做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来设计实现的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC 上来运行，家用PC的也是承受不了的。
可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电
脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不太熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，关键问题可能就出在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上[4]。
2.3单片机应用领域
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：
1.控制系统在线应用：
一提起单片机，大家会不约而同的联想到它的控制功能。实际上计算机的控制应用范围十分广泛，概括的可分为两个方面。
一是计算机在控制系统中的离线作用。计算机的离线应用包括利用计算机实现对控制系统总体的分析，设计，仿真及建模等工作，也可以把这类计算机应用称为控制系统的计算机辅助设计，或简称系统控制系统CAD。离线控制应用是针对大型复杂的控制系统，对计算机性能要求较高，需要计算机的软硬件资源较多，因此常使用微型机或小型机实现。
二是计算机在控制系统中的在线应用。计算机的在线应用就是以计算机代替常规的模拟或数字控制电路，使计算机位于其中并成为控制系统，测试系统或信号处理系统的一个组成部分。通常把这种带计算机的控制系统称为计算机控制系统。
计算机控制系统由于计算机要身处其中，因此对计算机有体积小，功耗低，价格低廉以及控制功能强等要求。为满足这些要求，应当使用单片机。
然而在控制系统应用中由于单片机与控制对象联系密切，所以不但对单片机的性能要求高，而且对设计者的要求也很高，他们不但要熟练掌握单片机，而且还要了解控制对象，懂得传感技术，具有一定的控制理论知识等[6]。
2．软硬件结合：
虽然单片机的引入使控制系统大大的“软化”，但与其他计算机应用问题相比，单片机控制应用中的硬件内容仍然较多，所以说单片机控制应用有软硬件相结合的特点，为此，在单片机的应用设计中需要软硬件统筹考虑，设计者不但要熟练掌握汇编语言的编程技术，而且还要具备较扎实的单片机硬件方面的理论和实践知识。
3．应用现场环境恶劣：
通常单片机应用现场的环境比较恶劣，电磁干扰，电源波动，冲击震动，高低温等因
素，都会影响系统工作的稳定。此外，无人职守环境也会对单片机系统的稳定性和可靠性提出更高的要求。所以稳定和可靠在单片机的应用中具有格外重要的意义。
在单片机芯片方面，大规模系统集成和总线机构是单片机稳定可靠的根本保障。除此之外，为提高稳定性，单片机的允许电压变化范围很宽。通常单片机使用5V电压，但是有的单片机芯片能在2.2V甚至0.9V到1.2V的低电压下正常工作。
在软件方面，软件固化也是系统可靠性的一个保证，因为固化的程序不能被修改，同时也可避免病毒的侵袭。
除了芯片本身的因素外，为提高单片机应用系统的稳定性和可靠性，还要在系统的设计和工艺中，有针对性的采用一些提高稳定性和可靠性的技术，例如：接地技术，屏蔽技术，隔离技术，滤波技术以及抑制反电势干扰技术等。
4．应用的广泛性及其重要意义：
在生活和生产的各个领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现；从简单到复杂，从空中，地面到地下，凡是能想象到的地方几乎都有使用单片机的需求。现在，尽管单片机的应用已经很普遍了，但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目，因此，单片机的应用大有想象和拓展的空间。
单片机的应用有利于产品的小型化，多功能化和智能化，有助于提高劳动效率，减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，减少能源和材料消耗，保证安全等。但是单片机应用的意义却不仅限于它的广泛范围以及所带来的经济效益上，更重要的意义还在于：单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分控制工程，现在已能使用单片机通过软件方法实现了。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制系统“转化”技术，称之为微控制技术。微控制技术是一种全新的概念，是对传统控制技术的一次革命。随着单片机应用的推广普及，微控制技术必将不断发展，日益完善和更加充实。
现在单片机的应用已极为广泛，下面我们仅就一些典型方面进行介绍。
工业自动化方面：
自动化能使工业系统处于最佳状态，提高经济效益，改善产品质量和减轻劳动强度。因此，自动化技术广泛应用于机械，电子，电力，石油，化工，纺织，食品等轻重工业领域中，而在工业自动化技术中无论是过程控制技术，数据采集和测控技术，还是生产线上的机器人技术，都需要有单片机的参与。
在工业自动化的领域中，机电一体化技术将发挥愈来愈重要的作用，在这种机械，微电子和计算机技术于一体的综合技术，单片机将发挥越来越大的作用。
仪器仪表方面：
现在仪器仪表的自动化和智能化要求越来越高，对此最好使用单片机来实现，而单片机的使用又将加速仪器仪表向数字化，智能化，多功能化和柔性化转变发展。
此外，单片机的使用还有助于提高仪器仪表的精度和准确度，简化结构，减少体积及重
量而易于携带和使用，并具有降低成本，增强抗干扰能力，便于增加显示，报警和自诊断等功能。
家用电器方面：
当前，家用电器产品的一个重要的发展趋势是不断提高其智能化程度，而家电智能化的进一步提高就需要有单片机的参与，所以生产厂家常标榜“电脑控制”以提高其产品的档次，例如洗衣机，电冰箱，空调机，微波炉，电视机和音像视频设备上，这里所说的“电脑”实际上就是“单片机”。
智能化家用电器将给我们带来更大的舒适和方便，进一步改善我们的生活质量，把我们的生活变的更加丰富多彩。
信息和通讯产品方面：
信息和通讯产品的自动化和智能化程度很高，这当然离不开单片机的参与。例如计算机的外部设备和办公设备中，都有单片机在其中发挥着作用。
军事方面：
科技强军，国防现代化都离不开计算机，在现代化的飞机，军舰，坦克，大炮，导弹火箭和雷达等军用装备上，都有单片机深入其中[8]。
2.4 单片机80C51的主要功能及发展概况
图2.1 80C51单片机芯片引脚图
MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令,指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍
是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进行理论基础学习。MCS-51以其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，堪称为一代“名机”，为以后的其它单片机的发展奠定了基础。正因为其优越的性能和完善的结构，导致后来的许多厂商多沿用或参考了其体系结构，有许多世界大的电气商丰富和发展了MCS-51单片机，像PHILIPS、Dallas、ATMEL 等著名的半导体公司都推出了兼容MCS-51的单片机产品，就连我国的台湾WINBOND公司也发展了兼容C51。
近年来C51获得了飞速的发展，C51的发源公司INTEL由于忙于开发PC及高端微处理器而无精力继续发展自己的单片机，而由其它厂商将其发展，最典型的是PHILIPS和ATML 公司，PHILIPS公司主要是改善其性能，在原来的基础上发展了高速I/O口，A/D转换器，PWM(脉宽调制)、WDT等增强功能，并在低电压、微功耗、扩展串行总线(I2C)和控制网络总线(CAN)等功能加以完善。PHILIPS公司在发展C51的低功耗，高速度和增强型功能上作了不少贡献，当初主要由其来发展C51单片机，他们的83Cxx和87Cxx系列省去了并行扩展总线，适合于作为家用电器类控制的经济型单片机。ATMEL公司推出的AT89Cxx系列兼容C51的单片机，完美地将FlashEEPROM与80C51内核结合起来，仍采用C51的总体结构和指令系统，Flash的可反擦写程序存储器能有效地降低开发费用，并能使单片机作多次重复使用。Siemens公司也沿用C51的内核，相继推出了C500系列单片机，在保持了与C51指令兼容的前提下，其产品的性能得到了进一步的提升，特别是在抗干扰性能，电磁兼容和通信控制总线功能上独树一帜，其产品常用于工作环境恶劣的场合。亦适用于通信和家用电器控制领域。还有台湾的WINBOND公司亦开发了一系列兼容C51的单片机，其产品通常具备丰富的功能特性而且与其质优价廉在市场也占有一定的分额[5]。
MCS-51具有比较大的寻址空间，地址线宽达16条，即外部数据存储器和程序存储器的寻址范围达216=64kB，这作为单片机控制来说已是比较大的，这同时具备对I/O口的访问能力。此外，MCS-51采用模块化结构，可方便地增删一个模块就可引脚和指令兼容的新产品。从而容易使产品形成系列化[9]。
由于MCS-51集成了几乎完善的8位中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，硬件的加、减、乘、除法器和布尔处理机及各种逻辑运算和转移指令，这给应用提供了极大的便利。
MCS-51的指令系统近乎完善，指令系统中包含了全面的数据传送指令、完善的算术和逻辑运算指令、方便的逻辑操作和控制指令、对于编程来说，是相当灵活和方便的。
MCS-51单片机的工作频率为2-12MHz，当振荡频率为12MHz时，一个机器周期为1us,这个速度应该说是比较快的。
8051中集成了完善的各种中断源，用户可十分方便地控制和使用其功能，使得它的应用范围加大，可以说它可以满足绝大部分的应用场合。
MCS-51把微型计算机的主要部件都集成在一块心片上，使得数据传送距离大大缩短，
可靠性更高，运行速度更块。由于属于芯片化的微型计算机，各功能部件在芯片中的布局和结构达最优化，抗干扰能力加强，工作亦相对稳定。因此，在工业测控系统中，使用单片机是最理想的选择。单片机属于典型的嵌入式系统，所以它是低端控制系统最佳器件。
MCS-51的开发环境要求较低，软件资源十分丰富，介绍其功能特性书籍和开发软件随处可取，只需配备一台PC（个人电脑——对电脑的配置基本上无要求），一台仿真编程器即可实现产品开发，早期的开发软件多使用DOS版本，随着Windows视窗软件的普及，现在几乎都使用Windows版本，并且软件种类繁多，琳琅满目，在众多的单片机品种中，C51的环境资源是最丰富的，这给C51用户带来极大的便利[10]。
2.5系统设计思路
本文的系统设计思路主要是由水塔内部的金属片由于水的导电性而互相接通，从而有电压产生。产生的电压信号与单片机的P1.0口和P1.2口进行传输，单片机利用已经编好的程序实现对水位的自动控制。
3水塔水位自动控制系统硬件设计及控制原理
3.1单片机扩展存储器
由于80C51的4kbROM，容量不能达到本设计的存储要求，所以需要扩展程序存储器。
单片机的程序存储器扩展使用只读存储器。只读存储器简称为ROM（Read Only Memory）。ROM中的信息一旦写入后就不能随意更改，特别是不能在程序运行过程中写入新内容，而只能读存储单元内容，故称之为只读存储器。ROM存储器由MOS管阵列构成的，以MOS管的接通或断开来存储二进制信息，按照程序要求确定ROM存储阵列中各MOS管状态的过程叫做ROM编程[14]。
MCS-51单片机具有64K字节的程序存储器空间。其中，8051在片内有4K字节的程序存储器ROM或EPROM，并处于这一空间的最低地址区。扩展容量可为64K字节中的任一容量，并且常用EPROM或E2PROM的形式。程序存储器中的某些地址被固定地用于特定程序的入口地址：
地址用途
0000H 复位操作后的程序入口
0003H 外部中断0服务程序入口
000BH 定时器0中断服务程序入口
0013H 外部中断1服务程序入口
001BH 定时器1中断服务程序入口
0023H 串行I/O中断服务程序入口
在编程时，通常在这些入口地址开始的二三个地址单元中，放入一条转移类指令，以
使相应的程序在指定的程序存储器区域中生成。例如，从0000H地址单元开始，放入一条转移到3000H地址单元的转移类指令，定时器0的中断服务程序就可从3000H地址单元开始安排。又如，定时器l的中断服务程序非常短，不会占用到0023H地址单元，或者串行I/O中断根本就没被使用，那么001BH就可以直接作为定时器1中断服务程序的首地址，而不必安排转移类指令。
程序存储器用来存放固化了的用户程序，取指地址由程序计数器PC给出，PC具有自动加l的功能，从而在无转移类指令的条件下，指令被逐一执行。转移类指令可改变PC 值，使程序得以转移。程序存储器中也可固化一片数据区，存放被查阅的表格和参数等。
2732芯片的引脚图以及说明如下：
图3.1 2732芯片的引脚图
地址线—— A0--A11 共有12条,寻址 4K个存储单元
数据线—— D0--D7（O0--O7）数据线 D0 --D7共8条,每单元数据为 8 bit
控制线—— /OE/Vpp/CE 片选控制线 /CE,L有效,读取控制线/OE/Vpp，L有效,编程控制线 /OE/Vpp,H有效
电源线—— VCC、GND[11]
3.2锁存器概述
3.2.1锁存器原理
锁存器就是把当前的状态锁存起来，使CPU送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间锁存后状态不再发生变化，直到解除锁定。还有些芯片具有锁存器，比如芯片74LS244就具有锁存的功能，它可以通过把一个引脚置高后，输出就会保持现有的状态，直到把该
引脚清0后才能继续变化。
应用场合：
数据有效迟后于时钟信号有效。这意味着时钟信号先到，数据信号后到。在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器。
3.2.2 锁存器74LS373
74LS138也叫3-8译码器,顾名思义是用来译码的，而74LS373属于锁存器,是用来锁存地址信号的。
373为三态输出的八D透明锁存器,共有54/74S373和54/74LS373两种线路结构型式。373为三态输出的8 D透明锁存器, 373的输出端O0-O7可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，O0-O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0-O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV[12]。
373引出端符号：
D0～D7-----数据输入端OE-----三态允许控制端（低电平有效）
LE-----锁存允许端 O0-O7-----输出端
图3.2 74LS373管脚图
图3.3 74LS373真值表
图3.4 74LS373逻辑图
3.3 P1.2信号控制电机运转的控制方式选择
在控制电路中电机的启动是由P1.2输出信号来控制的。为了提高控制的可靠性，在设计中使用了光电耦合。下面介绍一下光电耦合以及它的特点、原理等。
光和电是两个不同属性的东西，所以要用半导体元件。
光电耦合器是一种把电压信号转换成为光信号，然后又回复电子信号的半导体器件。当电流移向电耦合器的输入面，光信号由发光二极管输出。输出面的光学感应器察觉之，同时电流移动。如图所示：
图3.5光电耦合器原理图
光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后利用发光器件的管脚作输入端，而把光接收器的管脚作为输出端。当在输入端加电信号时，发光器件发光。这样，光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。从而实现了以“光”为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体电子器件。
光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接三种，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。光电耦合器的种类较多，常见有
光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。
光电耦合的主要特点如下：
1、输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于1000Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。
2、由于“光”传输的单向性，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。
3、容易和逻辑电路配合。
4、响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。
5、无触点、寿命长、体积小、耐冲击[13]。
3.4外部故障报警装置
发光二极管简称LED，采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性当在发光二极管PN结上加正向电压时，PN结势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入到N区，N区的电子注入到P区，这样相互注入的空穴与电子相遇后会产生复合，复合时产生的能量大部分以光的形式出现，因此而发光。
发光二极管具有可靠性较高，室温下连续工作时间长、光功率－电流线性度好等显著优点，而且由于此项技术已经发展得比较成熟，所以其价格非常便宜。因此在一些简易的光纤传感器的设计中，如果LED能够胜任，选用它作为光源即可大大降低整个传感器的成本。
所有的装置不可能永远都不会出现故障，本系统也不例外。如表3.1所示，第三种情况在正常状态下是不可能出现的，因此出现了此种情况，则说明系统出现了故障。
在本设计中，装置在信号错误或系统等出现问题时，由P1.3口输出报警信号，驱动一只发光二极管进行发光报警。如图3.6所示。系统出现故障，则由单片机的P1.3口输出报警信号，经过7407驱动一只LED发光，进行报警。
图3.6系统故障报警装置
3.5水塔水位控制原理以及原理图
图中虚线表示允许水位变化的上下限。在正常情况下，应保持水位在虚线范围之内。为此，在水塔内的不同高度安装三根金属棒，以感知水位变化情况。其中A棒处于水塔的底部，C棒上限水位上，B棒在下限水位上。A棒接+5V电源，B棒、C棒各通过一个电阻与地面相连。
水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动以达到对水位控制之目的。供水时，水位上升，当达到上限水位时，由于水的导电作用，B、C棒连通+5V电源。因此，b、c两端均为“1”状态，这时应该停止电机和水泵的工作，不再给水塔供水。
当水位下降到下限时，B、C棒都不能与A棒导电，因此b、c两端均为“0”状态。这时应该启动电机，带动水泵工作，给水塔供水。
当水位处于上下限之间时，B棒与A棒导通。因C棒不能与A棒导通，b端为“1”状态。c端为“0”状态，。这时无论是电机以在带动水泵给水塔加水，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，都应该继续维持原有的工作状态[15]。
图3.8是水塔水位的控制原理图
图3.8水塔水位控制原理图
对控制电路作如下说明：
1.使用80C51单片机。由于80C51没有内部ROM，因此需要外部扩展ROM，作为程序存储器。本系统使用2732构成4KB的外扩展程序存储器。74L373作为地址锁存器。
2.上下限水位信号由P1.0和P1.1输入，这两个信号共有4种组合状态。如下表
3.1所示：
表3.1
其中第三种组合（c=1、b=0）正常情况下不可能发生，但是在设计中还是应该考虑到，并作为一种故障状态。
3.控制信号由P1.2端输出，去控制电机。为了提高控制的可靠性，使用了光电耦合。
4.有P1.3输出报警信号，驱动一只发光二极管进行光报警
3.6单片机水塔水位控制电路
水塔水位的控制电路图如下图所示：
在控制电路图中，显示了各个硬件的连接情况以及所选取的硬件型号等。
图3.7水塔水位控制电路图
4水塔水位控制程序流程图以及程序
4.1水塔水位控制流程图
图4.1为水塔水位控制程序流程图，下面结合流程图做一说明，用以编制程序。
1.程序开始单片机先为检查水塔水位做准备，P1.0=0？，即水塔中水位是否在水塔中间部位做了检查。若是P1.0=1则说明水塔水位达到中间位置以上，既而检查P1.1=1？，水位是否已经达到水塔的顶部，若P1.1=1则说明水塔水位已经达到水塔顶部，则单片机会经过P1.2口发出信号，命令电机停止运转，等待10秒后，继续检查水塔水位，因为水塔中的水位是不断变化的，所以要间隔一段时间检查水塔水位是否达到要求。
2.若P1.0=1，即水塔水位达到中间位置以上，而P1.1=0，则说明水塔水位在水塔中间位置以上，水塔顶部位置以下，这时不须启动与停止电机，维持原状，等待10秒，再检查水塔水位。
3.若P1.0=0，则说明水塔水位在水塔中间位置以下，为了确定装置是在正常运行又检查了P1.1=0？，若P1.1=0，则说明水位是在水塔中间位置以下，这时，单片机的P1.2口发出信号，驱动电机运转，给水塔供水。电机运转10秒钟后，单片机继续检查水位是否达到要求，若达到要求，既P1.0=1，P1.1=1，则电机会自动停止运转，停止供水。
4.若P1.0=0，水塔水位在水塔中间位置以下，P1.1==1，水塔水位在顶部以上。这种情况是不存在的，则说明系统出现了问题，单片机的P1.3口会发出信号来驱动报警二极管发光进行报警，同时电机若是在运行状态，则命令电机停止运转，等待维修。
4.2水塔水位控制的主程序
上图是水塔水位控制程序流程图，从流程图和流程图的说明中我们可以编写单片机的程序。单片机主程序如下：
主程序
ORG 0000H
AJMP LOOP
ORG 0050H
LOOP： ORL P1，#03H ；为了检查水位状态做准备
MOV A，P1
JNB ACC.0,ONE ；P1.0=0则转移
JB ACC.1，TOW ；P1.1=1则转移
BACK： ACALL D10S ；延时10秒
AJMP LOOP
ONE： JNB ACC.1，THREE ；P1.1=0则转移
CLR 93H ；P1.3值为0，则启动报警装置
SETB 92H ；P1.2值为1，停止电机工作
THREE： CLR 92H
AJMP BACK ；启动电机，开始供水
TWO： SETB 92H ；停止电机工作
AJMP BACK
延时子程序 D10S
ORG 0300H
D10S： MOV R3，#19H
LOOP3： MOV R1，#85H
LOOP1： MOV R2，#0FAH
LOOP2： DJNZ R2，LOOP2
DJNZ R1，LOOP1
DJNZ R3，LOOP3
RET
END
5总结
经过为期三个月的毕业设计，使我对设计的基本思路有了一个细致的了解，从选定题目到收集资料，再进入设计阶段，每一步都是设计过程中必不可少的阶段。
基于单片机80C51的水塔水位控制器采用单片机进行主控制，在水池上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性能够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、控制及故障报警等功能。
在整个的设计过程中，我碰到了许多在课堂上没有遇到过的问题，经过老师的指导才逐渐对问题有了更进一步的了解，在知识加以深化的基础上，再加以这么长时间以来的设计，使我对原来印象不是很深的基础知识得到了强化，真是学到了好多东西。通过这个过程中我已可以比较熟练地运用Auto-cad绘图软件，并且逐渐培养了自己独立思考、冷静处理问题的能力。
参考文献
[1]．曹明扬．单片机发展动向及市场预测．计算机世界，1996．No．1
[2]．韩飞鹏．单片机的开发方式．中国计算机报．1995．No．30
[3]．何立民.单片机应用系统设计 .北京：北京航空航天大学出版社,1998
[4]．孙虎章自动控制原理中央广播电视大学出版社 1999
[5]．腾召胜罗隆福智能检测系统与数据融合机械工业出版社 2000
[6]．丁元杰单片微机原理及应用机械工业出版社 2000
[7]．胡汉才，单片机原理及其接口技术，清华大学出版社，2001年
[8]．陈章龙．单片机的市场分析与产品特点．中国计算机报．1995．No．30
[9]．ATMEL系列器件资料汇编．广州单片机应用技术实验室．1998
[10]．满庆丰．单片机的总线技术．中国计算机报．1995
[11]．谢清荣．总线技术概览．中国计算机报．2000．No．34
[12]．魏庆福．全新的工控机标准化平台——Compact PCI．计算机世界．1999．No．7
[13]．刘铁椎．现场总线及其作用和地位．计算机世界．1999．No．7
[14]．Jonathan Wickert[美]. 机械工程导论西安交通大学出版社 2003. No. 10
[15]．李广弟等. 单片机基础. 北京航空航天大学出版社. 2001
1、深入了解开关量信号的原理及影响模数转换的精度速度等因素。
2、深入了解MCS-51单片机对开关量的处理方式，选择合适的水位检测元件和执行控制元件，设计适当的接口电路和控制方式，满足恒定水塔水位的要求。
3、根据题目要求，设计合适的控制原理图和硬件电路图，并根据控制程序的大小选择合适的ROM，扩展MCS-51单片机的程序存储单元。
4、选择单片机工作方式（中断或查询），设计合理的控制程序流程图，编写控制程序，并进行调试。
二、基本要求
1、在充分了解题目的基础上，以MCS-51为控制核心，设计合适的硬件控制电路，并编写相应的汇编语言控制程序，以满足恒定水塔水位的的要求。
2、针对本课题撰写不低于2000字的文献综述，其中参考文献不少于15篇。
3、针对本课题或本专业知识，翻译外文文献，字数不少于3000。
4、撰写开题报告，200字左右，主要说明本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段。
5、撰写毕业论文，包括封面、摘要（中文摘要400字，英文摘要1200字符）、目录、正文、参考文献、附录、致谢。其中正文字数不少于15000字。
设计(论文)预计完成时间：
四、参考资料及文献
[1]．曹明扬．单片机发展动向及市场预测．计算机世界，1996．No．1
[2]．韩飞鹏．单片机的开发方式．中国计算机报．1995．No．30
[3]．何立民.单片机应用系统设计 .北京：北京航空航天大学出版社,1998
[4]．孙虎章自动控制原理中央广播电视大学出版社 1999
[5]．腾召胜罗隆福智能检测系统与数据融合机械工业出版社 2000
[6]．丁元杰单片微机原理及应用机械工业出版社 2000
[7]．胡汉才，单片机原理及其接口技术，清华大学出版社，2001年
[8]．陈章龙．单片机的市场分析与产品特点．中国计算机报．1995．No．30
[9]．ATMEL系列器件资料汇编．广州单片机应用技术实验室．1998
[10]．满庆丰．单片机的总线技术．中国计算机报．1995
[11]．谢清荣．总线技术概览．中国计算机报．2000．No．34
[12]. 魏庆福．全新的工控机标准化平台——Compact PCI．计算机世界．1999．No．7
[13]．刘铁椎．现场总线及其作用和地位．计算机世界．1999．No．7
[14]．Jonathan Wickert[美]. 机械工程导论西安交通大学出版社 2003. No. 10
[15]．李广弟等. 单片机基础. 北京航空航天大学出版社. 2001
基于AT89C51单片机的水位控制系统设计
基于AT89C51单片机的水位控制系统设计
1 引言 1.1 设计目的 在工农业生产中，常常需要测量液体液位。随着国家工业的迅速发展，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）得到广泛的应用，作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷；在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证，因此一个安全合适的水位系统是很必要的。 1.2 设计要求 利用单片机设计一个水位控制系统，要求用开关来模拟水位的状态，当设定完水位后，系统根据水位情况控制电磁阀的开启和关断。具体要求如下： 1、设计单片机工作系统电路。 2、通过键盘设置其预定水位，根据水位不同控制电机的旋转。 5、利用Proteus进行仿真。 1.3 设计方法 本设计是采用AT89C51单片机为核心芯片,及其相关硬件来实现的水体液位控制系统,采用八个键盘来模拟水位, CPU循环检键盘输入状态,并用3位七段LED显示示液位高度,检测液位数据,实施报警安全提示,当水体液位低于用户设定的值时,系统自动打开泵上水,当水位到达设定值时,系统自动打开排水泵。 2 设计方法和原理 2.1 水塔水位的控制原理 单片机水塔水位控制原理如图l所示，图中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下．水位应控制在虚线范围之内。为此，在水塔内的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C。用以反映水位变化的情况。其中，A棒在下限水位．B棒在上、下限水位之间，C棒在上限水位(底端靠近水池底部．不能过低，要保证有足够大的流水量)。水塔由电机带动水泵供水。单片机控制电机转动，随着供水，水位不断上升．当水位上升到上限水位时，由于水的导电作用。使B、C棒均与+5 V连通。因此B、C两端的电压都为+5 V，即为“l”状态，此时应停止电机和水泵工作，不再向水塔注水；随着水量的减少，当水位处于上、下限之间时。B棒和A 棒导通．而C棒不能与A棒导通，B端为“1”状态。C端为“0”状态。此时电机带动水泵给水塔注水，使水位上升，或是电机不工作，水位不断下降，都应继续维持原有工作状态；当水位处于下限位置以下时，B、C棒均不能与A棒导通，B、C均为“0”状态。此时应启动电机转动，带动水泵给水塔注水，然后重复原来的过程，这
基于PLC的液位控制系统设计开题报告
1. PID简述过程控制通常是指石油、化工、冶金、轻工、纺织、制药、建材等工业生产过程中的自动控制它是自动化技术的一个极其重要的方面。本次毕业设计是基于PLC的液位控制系统的设计，它的控制对象是水箱的液位，是过程控制中经常遇到热工参数。本人在这次设计中主要负责控制策略——PID算法的确定，就在次将PID算法作个简要的介绍。在生产过程自动控制的发展历程中PID 控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。它简单实用易于实现适用范围广鲁棒性好在现今的工业过程中获得了PID广泛的应用.据统计目前工业控制器中约有90仍是PID 控制器。控制器的设计及其参数整定一直是控制领域所关注的问题。其设计和整定方法得到国内外广泛研究著名的如Ziegler-Nichols 法、基于内模控制的方法及基于误差的积分的优化方法。基于误差的积分准则由于能较好地反映闭环系统的性能以及易于计算的原因（1）在PID 优化设计中被广泛采用。在工业生产过程控制中模拟量的PID 比例、积分、微分调节是常见的一种控制方式这是由于PID 调节不需要求出控制系统的数学模型至今为止很难求出许多控制对象准确的数学模型对于这一类系统使用PID 控制可以取得比较令人满意的效果同时PID 调节器又具有典型的结构可以根据被控对象的具体情况采用各种PID 的变种有较强的灵活性和适用性。在模拟量的控制中经常用到PID 运算来执行PID 回路的功能PID 回路指令使这一任务的编程和实现变得非常容易。如果一个PID 回路的输出M t是时间的函数则可以看作是比例项、积分项和微分项三部分之和2，即：t M t K C e K c edt M 0 K C de dt 0式中e——偏差；Ti——积分常数；Td——微分常数；Kc——放大倍数（比例系数）M0——偏差为零时的控制值，有积分环节存在，此项也可不加以上各量都是连续量第一项为比例项最后一项为微分项中间两项为积分项。其中e 是给定值与被控制变量之差即回路偏差。Kc 为回路的增益。用数字计算机处理这样的控制算式连续的算式必须周期采样进行离散化同时各信号也要离散化公式如下（2）: T T MPn K C SPn PVn K c s SPn PVn MX K c d Ti TS PVn1 PVn 式中SP——给定值PV——反馈值Ts——采样周
基于单片机的毕业设计题目
基于单片机的毕业设计题目 单片机类毕业设计 ·电子时钟的设计 ·全自动节水灌溉系统--硬件部分 ·数字式温度计的设计 ·温度监控系统设计 ·基于单片机的语音提示测温系统的研究 ·简易无线电遥控系统 ·数字流量计 ·基于单片机的全自动洗衣机 ·水塔智能水位控制系统 ·温度箱模拟控制系统 ·超声波测距仪的设计 ·基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计与实现16×16点阵显示屏·基于AT89S51单片机的数字电子时钟 ·基于单片机的步进电机的控制 ·基于单片机的交流调功器设计 ·基于单片机的数字电压表的设计 ·单片机的数字钟设计 ·智能散热器控制器的设计 ·单片机打铃系统设计 ·基于单片机的交通信号灯控制电路设计 ·基于单片机的电话远程控制家用电器系统设计 ·基于单片机的安全报警器 ·基于单片机的八路抢答器设计 ·基于单片机的超声波测距系统的设计 ·基于MCS-51数字温度表的设计 ·电子体温计的设计 ·基于AT89C51的电话远程控制系统 ·基于AVR单片机幅度可调的DDS信号发生器 ·基于单片机的数控稳压电源的设计 ·基于单片机的室内一氧化碳监测及报警系统的研究 ·基于单片机的空调温度控制器设计 ·基于单片机的可编程多功能电子定时器 ·单片机的数字温度计设计 ·红外遥控密码锁的设计 ·基于61单片机的语音识别系统设计 ·家用可燃气体报警器的设计 ·基于数字温度计的多点温度检测系统 ·基于凌阳单片机的语音实时采集系统设计
·基于单片机的数字频率计的设计 ·基于单片机的数字电子钟设计 ·设施环境中温度测量电路设计 ·汽车倒车防撞报警器的设计 ·篮球赛计时记分器 ·基于单片机的家用智能总线式开关设计 ·设施环境中湿度检测电路设计 ·基于单片机的音乐合成器设计 ·设施环境中二氧化碳检测电路设计 ·基于单片机的水温控制系统设计 ·基于单片机的数字温度计的设计 ·基于单片机的火灾报警器 ·基于单片机的红外遥控开关设计 ·基于单片机的电子钟设计 ·基于单片机的红外遥控电子密码锁 ·大棚温湿度自动监控系统 ·基于单片机的电器遥控器的设计 ·单片机的语音存储与重放的研究 ·基于单片机的电加热炉温度控制系统设计·红外遥控电源开关 ·基于单片机的低频信号发生器设计 ·基于单片机的呼叫系统的设计 ·基于PIC16F876A单片机的超声波测距仪·基于单片机的密码锁设计 ·单片机步进电机转速控制器的设计 ·由AT89C51控制的太阳能热水器 ·防盗与恒温系统的设计与制作 ·AT89S52单片机实验系统的开发与应用 ·基于单片机控制的数字 气压计的设计与实现·智能压力传感器系统设计 ·智能定时器 ·基于单片机的智能火灾报警系统 ·基于单片机的电子式转速里程表的设计 ·公交车汉字显示系统 ·单片机数字电压表的设计 ·精密VF转换器与MCS-51单片机的接口技术·基于单片机的居室安全报警系统设计 ·基于89C2051 IC卡读/写器的设计 ·PC机与单片机串行通信设计 ·球赛计时计分器设计
水塔水位控制系统毕业设计
目录 毕业论文（设计）任务书 ...................................................................................... - 1 -开题报告 .................................................................................................................. - 1 -摘要................................................................................................................... - 3 -关键词 ...................................................................................................................... - 4 -引言 .. (1) 第一章水塔水位系统方案 (2) 1.1 系统方案论证 (2) 1.2 水塔水位自动控制系统 (2) 1.3水塔水位发展与应用 (3) 第二章电路设计 (4) 2.1电路原理 (4) 2.2 系统原理框图 (4) 2.3水泵电机主控图 (5) 2.4电路的组成 (5) 2.5工作原理 (6) 2.6元件清单 (7) 第三章水塔水位自动控制电路的结构 (8) 3.1控制原理 (8) 3.2系统结构 (8) 结论 (9) 参考文献 (10) 附录 (11) 致谢 (12)
2004级通信工程专业《单片机》课程设计指导书
电信学院2004级通信工程专业《单片机原理及应用》 课程设计指导书 西北第二民族学院电气信息工程学院 二○○七年五月
《单片机原理及应用》课程设计指导书 一、课程设计的目的和作用 课程设计是培养和锻炼在校学生综合应用所学理论知识解决实际问题能力、进行工程实训的重要教学环节，它具有动手、动脑，理论联系实际的特点，是培养在校工科大学生理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一种较好方法。 《单片机原理及应用》是一门应用性、实践性较强的课程，忽视了实践环节，学生不可能学好单片机。通过设计，使学生学会系统地综合运用所学单片机等课程的知识和技能解决单片机应用开发实际问题的本领，并对单片机原理、微机接口技术等课程的认识和理解提高到一个新的水平。单片机具有软件和硬件紧密结合兼顾，又贴近实际应用的特点，故当前理工科院校许多专业的教学计划都安排了单片机课程设计。许多专业的毕业设计中单片机课题占相当的比重。 通过设计实践，培养学生查阅专业资料、工具书或参考书，了解有关工业标准，掌握现代设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力。 通过设计，不但要培养和提高学生解决工程具体问题、动脑动手的技术工作能力、而且应建立科学正确的设计和科研思想，培养良好的设计习惯，牢固树立事实求是和严肃认真的科学工作态度。 单片机课程设计是《单片机原理及应用》课程的最后一个教学环节。其具体目的是： l. 培养和训练学生正确地应用单片机解决工业控制。工业检测领域具体问题的能力。 通过设计过程，熟悉单片机应用系统的软件、硬件设计的工作方法、工作内容和步骤。初步了解了通用单片机应用系统开发的一般设计方法、设计步骤，使学生受到电子工程师在开发和研制电子产品方面的初步训练。 2. 对学生进行电子工程师的基本技能训练。 如系统方案论证设计、编程、软件硬件调试、查阅资料、绘图、编写说明书等，使学生理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力，实现由学习知识到应用知识的初步过渡。 3. 熟练掌握单片机接口电路的设计方法 4. 熟练掌握单片机汇编语言程序设计 5. 熟悉现有单片机开发工具的使用 二、设计题目与任务 设计题目见附件一。 设计题目的拟定原则：结合单片机课堂理论教学的内容，针对课程设计的目的，在规定的时间内，选择符合教学、符合学生水平、符合实验室条件的课题。除典型成熟题目外，还可选择对科研项目抽象和简化后的真实课题，以提高学生的学习兴趣和积极性。 以MCS-51单片机为控制器，常用8位机接口芯片及存储器为外围扩展器件，软、硬件结合，实现给定的设计任务。最终以实验调试、说明书和答辩三种形式，通过设计考核和成绩评定。设计题目（见附件一，共16个）每2-4人一组。通过2天的集中调试时间，在老师的指导下由学生独立完成规定的设计任务。 三、设计指导及要求
基于MCS-51单片机的水塔水位控制器的设计 正文+开题报告+任务书+文献综述
1绪论 1.1课题背景 水塔是用于储水和配水的高耸结构，用来保持和调节给水管网中的水量和水压。水塔也是自来水设备中用来增高水的压力的装置，它是一种高耸的塔状建筑物，主要由水柜、基础和连接两者的支筒或支架组成，顶端有一个大水箱，箱内储水，塔越高，水的压力越大，也就能把水送到更高的建筑物上。水塔的作用有两个，一是蓄水，在供水量不足之时，起着调节补充的作用。二是利用水塔的高势，自动送水，使自来水有一定的水压扬程。 水塔按建筑材料分为钢筋混凝土水塔、钢水塔、砖石支筒与钢筋混凝土水柜组合的水塔。水柜也可用钢丝网水泥、玻璃钢和木材建造。过去欧洲曾建造过一些具有城堡式外形的水塔。法国有一座多功能的水塔，在最高处设置水柜，中部为办公用房，底层是商场。中国也有烟囱和水塔合建在一起的双功能构筑物。按水柜形式分为圆柱壳式和倒锥壳式。在中国这两种形式应用最多，此外还有球形、箱形、碗形和水珠形等多种。支筒一般用钢筋混凝土或砖石做成圆筒形。支架多数用钢筋混凝土刚架或钢构架。水塔基础有钢筋混凝土圆板基础、环板基础、单个锥壳与组合锥壳基础和桩基础。当水塔容量较小、高度不大时，也可用砖石材料砌筑的刚性基础[1]。 1.2 研究本课题的现实意义 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。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。 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。本论文采用单片机进行主控制器，在水池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、控制及故障报警等功能。 1.3本论文计划完成的任务 本论文计划采用单片机，利用水的导电性传递电压信号给单片机，实现单片机的水塔水位自动控制。 所需要完成的工作主要是： 1．设计水塔水位控制器的控制原理，完成控制原理图。 2．选取设计水塔水位控制器所用的硬件设备，完成软件程序。
基于单片机的水位控制系统设计
.. . …1 概述 液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。在工业生产过程中，有很多地方需要对容器的介质进展液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。液位控制一般指对*一液位进展控制调节，使其到达所要求的控制精度。液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术严密结合的产物,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势: 1)直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。 2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位的上限、下限。 3) 具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、平安性 综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。单片机自问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。一般,工业控制系统的工作环境差,干扰强,利用单片机控制就能抑制这些缺点,因此单片机在控制领域得到广泛的应用,使用单片机控制液体液位是很好的选择。 目前我国在单片机测控装置研究、生产、应用中,取得了很大的成绩,总结了很多经历,但是各行业仍处于开展期,经调查,更多科研究所在这方面开展的工作
更看重的是理论和算法,数年来这方面的研究的论文较多,着重生产实际的很少。在,新型的单片机测控装置与系统研究的生产根底较雄厚,在生产过程中需要新型的测控装置与系统,因此在不断的努力研究与开发。的工程技术研究人员更着重的是生产实际研究,对理论、算法和成果的论文较少;在研制新型的测控装置与系统领域也比较有成就,尽管与其他国家比较尚有差距,但是,的高校、研究院所的最大的特点就是实际,与生产实际应用工程无关的问题根本不去考虑,主要考虑选取什么材料,测控什么物理量,优点是什么,与机器设备的通讯接口等等。 2 设计的根本任务和要求 2.1 根本功能 本设计是采用AT89C51单片机为核心芯片,及其相关硬件来实现的水体液位控制系统,在用液位传感器测液位的同时, CPU循环检测传感器输出状态,并用3位七段LED显示示液位高度,检测液位数据,实施报警平安提示,当水体液位低于用户设定的值时,系统自动翻开泵上水,当水位到达设定值时,系统自动关闭水泵或翻开排水泵。 2.2塔水位控制原理 单片机水塔水位控制原理如图l所示，图中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下．水位应控制在虚线围之。为此，在水塔的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C。用以反映水位变化的情况。其中，A棒在下限水位．B棒在上、下限水位之间，C棒在上限水位(底端靠近水池底部．不能过低，要保证有足够大的流水量)。水塔由电机带动水泵供水。单片机控制电机转动，随着供水，水位不断上升．当水位上升到上限水位时，由于水的导电作用。
开题报告-基于单片机的液位控制系统设计
毕业设计(论文)开题报告 毕业设计(论文)题目:基于单片机的液位控制系统设计 学院：化工自动化学院 学号: １201 专业班级： 101 学生姓名： 指导教师: 20年月 7日
一、课题基本情况 １。课题的来源及选题的依据 随着我国的国民经济与生活水平的发展，各个行业对自动化的需求也日益增加，为减少污染、节约资源,单片机的控制技术得到了广泛的应用。无论是在工业生产中,还是在其他行业,水都是人们生活中不可或缺的资源，大部分都会使用到水箱,水箱里的水位控制就是最重要的问题了,以前都会有专门的人看管，既浪费人力、财力，又不能准确的判断水位高低。所以以单片机控制水箱的水位就得到了广泛应用. 在工农业生产以及日常生活应用中,常常会需要对容器中的水位进行自动控制。比如自动控制冰箱、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量,生活中抽水马桶的自动补水控制、自动电热水器、电开水机的自动进水控制等。虽然各种水位控制的技术要求不同、精度不同，但是基本的控制原理可以归纳为一般的反馈控制方式,他们的主要区别在于检测水位的方式、反馈方式、以及控制器上的区别. 目前我国在单片机测量和控制装置研究、生产、应用中,取得了很大的成绩,总结了很多经验,但是各行业仍处于发展期，经调查,更多科研研究在这方面开展的工作更看重的是理论和算法，数年来这方面的研究的论文较多，但着重生产实际的很少。本论文将致力于改善这一状况，解决生产生活所可能遇到的普遍性问题,为设计者提供参考。 2。国内外的研究动态及水平 一些发达国家在单片机新型系统研究、制造和应用上,已积累了很多经验，奠定了基础，进入了国际市场。我国在新型测控装置与系统研究、制造、应用和经验上,与其他发达国家相比还存在差距，但是我国的研究人员已经克服很多困难,并在不断地摸索中前进，有望在相关领域赶上甚至超过发达国家的技术水
51单片机毕业设计题目
51单片机毕业设计题目 篇一：2 1、基于51单片机温湿度检测的设计 1、设计要求 1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+SHT10设计。 2、湿度范围：0-100%RH 温度：0-100摄氏度 3、4个发光二级管实现报警：高温报警、低温报警、高湿度报警、低湿度报警共8种报警状态。 4、3个按键实现温湿度上下限报警值的调节。 5、电脑USB供电 6、采用C语言编程。 2、基于51单片机温湿度检测+数字钟的设计设计要求 1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+SHT10设计。 2、湿度范围：0-100%RH 温度：0-100摄氏度 3、4个发光二级管实现报警：高温报警、低温报警、高湿度报警、低湿度报警共8种报警状态。 4、3个按键实现温湿度上下限报警值和数字钟时分秒的调节。 5、时分秒显示 6、电脑USB供电
7、采用C语言编程。 3、基于51单片机温湿度检测+电子万年历的设计 1、设计要求 1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+SHT10+DS1302设计。 2、湿度范围：0-100%RH 温度：0-100摄氏度 3、4个发光二级管实现报警：高温报警、低温报警、高湿度报警、低湿度报警共8种报警状态。 4、3个按键实现温湿度上下限报警值和电子万年历时分秒星期年月日的调节。 5、年、月、日、时、分、秒、星期、温度、湿度显示 6、电脑USB供电 7、采用C语言编程。 4、基于51单片机温湿度检测+数字电压表的设计 1、设计要求 1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+SHT10+ADC0832设计。 2、湿度范围：0-100%RH 温度：0-100摄氏度 3、4个发光二级管实现报警：高温报警、低温报警、高湿度报警、低湿度报警共8种报警状态。 4、3个按键实现温湿度上下限报警值的调节。 5、电压、温度、湿度显示。
基于单片机的水位监测报警系统
株洲师范高等专科学校物理与电子工程系毕业论文基于单片机的水位监测报警系统 姓名：全玉婷 指导老师：肖利君 专业：应用电子技术 班级：07级应电班 学号：04207104 时间：2010-5-6至2010-6-8
目录 目录 摘要................................................................I Abstract ............................................................I 第1章绪论.. (1) 第2章水位监测报警系统的硬件设计 (3) 2.1 系统硬件设计框图 (3) 2.2 MCS-51单片机的设计 (4) 2.2.1单片机的选择 (4) 2.2.2 单片机型号的选择 (5) 2.3各模块电路的设计 (8) 2.3.1稳压电路 (8) 2.3.2报警电路的设计 (9) 2.3.3继电器控制水泵加水电路 (10) 2.3.4 电源电路 (1) 2.3.5水位检测传感器的设计 (1) 第3章软件设计部分 (1) 3.1水位检测报警系统的程序设计 (1) 第4章结论 (1) 参考文献 (16) 附录一 (17) 附录二 (18) 附录三 (20) 感谢 (1)
摘要 摘要 本水位监测报警器使用5V低压直流电源（也可以用3节5号电池代替）就可以对5~15厘米的水位进行监测，用发光二极管显示，并可以对不再此范围内的水位发出报警。主要采用单片机AT89C52芯片，将控制程序写进单片机中，使其发挥相应的功能，再加上蜂鸣器、发光二极管、电阻、电容这些器件组成一个简单而灵敏的监测报警电路，操作简单，接通电源即可工作。因为电路采用单片机技术，所以本水位监测报警器还具有电路简易、耗能低、准确性高的特点。 关键字：单片机控制报警电路监测电路 Abstract The water level alarm used to monitor low voltage 5V DC power supply (can also use 5 batteries instead of three) can be 5 to 15 cm on the monitoring of water level, with light-emitting diode display, and can no longer be within this range, the water level alarm . Main use SCM AT89C52 chip, will control program written into the microcomputer, to play the corresponding functions, together with a buzzer, light-emitting diodes, resistors, capacitors, these devices form a simple and sensitive alarm function, simple operation, then power can work through. Because the circuit chip technology, so the water level monitoring alarm circuit also has a simple, low energy consumption and high accuracy. Keywords: microprocessor controlled alarm circuit monitoring circuit