四路水位控制器

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1、四路水位控制器毕业论文四路水位控制器学 生 姓 名： 专 业 班 级： 指 导 教 师： 完 成 日 期： 摘 要本设计简单、方便、成本低，采用的是比较优化的电路设计方案；以单片机STC89C51为核心控制水塔水位, 利用简易的水位传感器进行水位信号采集，通过单片机对采集来的信号进行处理后，以便控制水泵工作。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：STC89C51；水位传感器；水位控制目 录毕业论文声明I摘 要II第1章 绪论11.1 课题背景11.2 课题意义2第2章 51单片机基础32.1

2、STC89C系列单片机概述32.2 STC89C51硬件资源42.3 STC89C51的引脚说明62.4 本章小结8第3章 硬件电路设计93.1 硬件电路总体设计93.2 水位测量电路设计93.2.1 水位传感器的设计与原理93.2.2 水位传感器工作原理133.3 显示电路设计143.4 水泵电机控制电路设计153.5 电源电路设计163.6 本章小结18第4章 软件设计194.1 软件总体设计194.2 水位测量部分软件设计204.2.1 水位测量部分软件设计说明204.2.2 水位测量部分软件设计214.3 显示与水泵控制部分软件设计234.4 本章小结24结 论26参考文献27附 录2

3、8致 谢38IV第1章 绪论1.1 课题背景目前，水位控制在日常生活及工业领域（工厂、农场、学校等用水量大的场所）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。而以往水位的检测和控制一般是由人工完成的，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相应的水位控制。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。并且经常会出现在蓄水时，由于工人的疏忽大意，忘记关闭蓄水阀门，大量的水从水塔顶部外流。造成了“水漫金山”，这样不仅浪费了水力资源，同时也浪费了大量的电能；甚者会造成重大损失。另外在我国，节电节水的潜力

4、非常大。据有关国际组织发表的资料显示:中国的单位国民经济总产值所消耗的电是美国、德国等国的4倍左右，消耗的水是他们的2倍左右。我国的大量用电设备中，风机和泵类电机的耗电量占全国发电量的50%左右,若适当地节约水电,可节电40%左右,即可以节约全国发电量的1/5.由于我国人均占有水、电资源相对于别国又少很多,因此,在我国一方面水电供应紧张,而另一方面,水电的浪费又十分惊人.节电节水,不仅潜力巨大,而且意义深远。因此，研制出一种能自动检测、控制水位的装置有很重大的意义，我所研究的就是这方面的课题。随着科学技术不断的发展，人们的生产水平也随之提高。智能化产品的出现，解决了人们生产、生活当中的许多实际

5、问题。从而减轻了人们的劳动强度和资源浪费。1.2 课题意义本课题的意义在于：（1）通过这次课程设计，加深对单片机理论方面的理解。（2）掌握单片机的内部模块的应用，如定时器/计数器、中断、片内外存储器、I/O口、串行口通讯等。（3）了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现单片器应用系统打下良好基础。（4）通过简单课题的设计练习，了解必须提交的各项工程文件，也达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。（5）对于水源危机的今天，我们更加注重节约用水，因此，研制开发出四路水位控制器，以解决上述问题，保护我们赖以生存的水源，同时也节省了不必要的人力资源。根据四路水

6、位控制器的原理，也可以应用的其它控制领域当中。水、电资源浪费严重，设备事故隐患多、管理困难，以节能降耗、提高自动化水平为主要目的技术改造方案。第2章 51单片机基础随着科技的发展，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑。单片机芯片的体积微小和低的成本，可广泛地嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。特别是在自动化控制领域应用最广泛。因此，本次设计采用单片机为控制核心。市场上流通单片机的种类很多，占有率最高的是MCS51系列，因为

7、世界上很多知名的IC生产厂家都生产51兼容的芯片。生产MCS51系列单片机的厂家如美国AMD公司、ATMEL公司、INTEL公司、WINBOND公司、PHILIPS公司、ISSI公司、TEMIC公司及南韩的LG公司、日本NEC、西门子公司等。到目前为止，MCS51单片机已有数百个品种，在一般性能上都可以达到本次设计的要求。例如AT89C51、AT89C52等都可以用于控制水位，唯一缺点在于不能在线下载，并且，AT系列单片机编程器价钱比较昂贵。不利于小资本实验。，造成了不便的烦恼。STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品。它们在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8051单片机完全

8、兼容，且价钱容易接受。其优点是可以在线下载，下载器也比较容易购买到，方便携带应用。例如STC89C51，其可以用于控制水位，在功能和性能上要比AT系列单片机突出，因此，选择STC89C系列单片机，作为水位控制器核心。2.1 STC89C系列单片机概述STC89C51是深圳宏晶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；

9、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。STC89C51单片机采用40Pin封装的双列直插DIP结构，与8051为pin-to-pin兼容。STC89系列单片机高速（最高时钟频率90MHz)，低功耗，在系统在应用可编程（ISP,IAP)，不占用户资源。主要特性：处理器单元是以80C51为核心；工作电压为3V/5V，操作频率 0-33MHz (STC89LE516AD最高可达90MHz); 工作电压为5V，操作频率0-40MHZ。大容量内部数据RAM: IK字节RAM; 64/32/16/8kB片内Flash程序存储器，具有再应用可编程（IAP)，再

10、系统可编程（ISP)，可实现远程软件升级，无需编程器；支持12时钟（默认）或6时钟模式。双DPTR数据指针；SPI（串行外围接口）和增强型UART; PCA（可编程计数器阵列），具有PWM的捕获比较功能。4个8位I/O口，含3个高电流Pl口，可直接驱动LED;3个16位定时器计数器；可编程看门狗定时器（WDT);低EMI方式（ALE禁止）;兼容TTL和COMS逻辑电平；掉电检测和低功耗模式等。2.2 STC89C51硬件资源单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。如图2-1所

11、示。图2-1 单片机内部结构·数据存储器(RAM)单片机内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。· 程序存储器(ROM)：单片机共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。·定时/计数器(ROM)：有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。·并行输入输出(I/O)口：共有4组8位I/O口(P0、 P1、